Για περισσότερο από έναν αιώνα, οι κοσμικές ακτίνες έχουν προκαλέσει μυστήριο στους επιστήμονες, καθώς η προέλευσή τους και η διάδοσή τους στην αχανή έκταση του Σύμπαντος αποτελούν ένα κοσμικό αίνιγμα.
Σε αντίθεση με τη συμβατική ακτινοβολία, όπως το φως, οι κοσμικές ακτίνες αποτελούνται από σωματίδια, κυρίως ατομικούς πυρήνες, μαζί με υποπυρηνικές οντότητες όπως τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια. Τα σωματίδια αυτά διατρέχουν το διάστημα σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός, διαθέτοντας περισσότερη ενέργεια από την αναμενόμενη.
Αν και οι λιγότερο ενεργητικές κοσμικές ακτίνες προέρχονται από πηγές όπως τα αστέρια, η προέλευση των πιο ισχυρών, που παράγονται σε γεγονότα όπως τα υπερκαινοφανή και οι αστρικές συγκρούσεις, παραμένει ασύλληπτη.
Η προστατευτική μας ατμόσφαιρα μας προστατεύει από την άμεση επίδραση των κοσμικών ακτίνων, αλλά η ανίχνευσή τους έχει καταστεί δυνατή με έξυπνες μεθόδους. Όταν οι κοσμικές ακτίνες συγκρούονται με ατμοσφαιρικά σωματίδια, δημιουργούν βροχές σωματιδίων που κατεβαίνουν στη Γη.
Τα παρατηρητήρια που είναι εξοπλισμένα για την ταυτοποίηση αυτών των σωματιδίων μπορούν να τα εντοπίσουν στις συγκρούσεις κοσμικών ακτίνων που τα γέννησαν. Ωστόσο, η μεγάλη περιοχή που καλύπτουν οι βροχές ενεργητικών κοσμικών ακτίνων απαιτεί εκτεταμένη επίγεια κάλυψη για την ακριβή ανακατασκευή των γεγονότων.
Το Telescope Array, μια συνεργασία που εκτείνεται σε διεθνή σύνορα, διαθέτει μια αποτελεσματική περιοχή ανίχνευσης 700 τετραγωνικών χιλιομέτρων. Στις 27 Μαΐου 2021, ανίχνευσε ένα σήμα που, μετά από αυστηρή ανάλυση, οδήγησε στον εντοπισμό ενός σωματιδίου στην ενεργειακή κλίμακα του θρυλικού σωματιδίου Oh-My-God.
Ο φυσικός Toshihiro Fujii από το Μητροπολιτικό Πανεπιστήμιο της Οσάκα, ο οποίος ηγήθηκε της έρευνας, εξέφρασε αρχικά δυσπιστία για το εξαιρετικά υψηλό ενεργειακό επίπεδο του νεοανακαλυφθέντος σωματιδίου, το οποίο τώρα ονομάζεται Amaterasu από την ισχυρή σιντοϊστική θεά του Ήλιου.
Η αποκάλυψη αυτή, που επιτεύχθηκε μέσω μιας διαφορετικής μεθοδολογίας και σε μια διαφορετική ουράνια τοποθεσία, υπογραμμίζει την αυθεντικότητα τέτοιων σπάνιων αστροφυσικών γεγονότων. Κατοχυρώνει σταθερά ότι η ανίχνευση του σωματιδίου Oh-My-God δεν ήταν τυχαία, αλλά μάλλον μια ένδειξη μιας ευρύτερης κοσμικής πραγματικότητας.
Η επιβεβαίωση των κοσμικών ακτίνων υπερυψηλής ενέργειας, ωστόσο, εισάγει μια αινιγματική πρόκληση. Τα σωματίδια αυτά παρουσιάζουν μια ξεχωριστή ενέργεια αποκοπής, γνωστή ως όριο Greisen-Zatsepin-Kuzmin, που ορίζεται στα 5 x 10^19 ηλεκτρονιοβόλτ.
Το όριο αυτό υποδηλώνει ότι οι κοσμικές ακτίνες χάνουν ενέργεια κατά τη διάρκεια του ταξιδιού τους στο διάστημα, γεγονός που καθιστά αινιγματική την ανίχνευση σωματιδίων υπερυψηλής ενέργειας σε απόσταση 160 εκατομμυρίων ετών φωτός από το Ηλιακό Σύστημα.
Η τροχιά του σωματιδίου Amaterasu μέσα στο διάστημα οδηγεί τους ερευνητές σε ένα κοσμικό κενό – μια κενότερη περιοχή που βρίσκεται μεταξύ των νημάτων όπου συνήθως συγκεντρώνονται οι γαλαξίες.
Αυτή η απροσδόκητη ανακάλυψη προκαλεί εικασίες για πιθανές εξηγήσεις. Ίσως τα μαγνητικά πεδία να παίζουν σημαντικότερο ρόλο στην επιτάχυνση των σωματιδίων από ό,τι πιστεύαμε μέχρι σήμερα. Εναλλακτικά, μπορεί να ευθύνεται μια μη εντοπισμένη κοντινή πηγή ή τα σωματίδια να υποδηλώνουν ένα πρωτοφανές αστροφυσικό φαινόμενο.
Ο φυσικός John Belz από το Πανεπιστήμιο της Γιούτα προβληματίζεται σχετικά με το αίνιγμα, προτείνοντας αντισυμβατικές πιθανότητες, όπως ελαττώματα στη δομή του χωροχρόνου ή συγκρουόμενες κοσμικές χορδές.
Η απουσία μιας συμβατικής εξήγησης ενισχύει το μυστήριο που περιβάλλει τις κοσμικές ακτίνες υπερυψηλής ενέργειας, αφήνοντας τους επιστήμονες να ανυπομονούν να ξεκλειδώσουν τα μυστικά που κρύβουν αυτά τα ασύλληπτα σωματίδια και τα κοσμικά κενά που διασχίζουν.
