Kosmilisi rusikahoope jagavad mustad augud
Kosmosesügavusest sööstab Maa pihta imepisikesi,
aatomist väiksemaid osakesi, millel on energiat sama palju kui poksija
rusikalöögil.
Kui teadlased 1960. aastate algupoole need
ülienergilised kosmilised kiired avastasid, ei osanud nad välja
nuputada ühtki füüsikaseadustega lubatud nähtust, millest
need tekkida võiksid.
Väetimate kosmosekiirtega, mida on
tuntud juba ligi sada aastat, on lugu lihtsam: need saabuvad meile peamiselt
Päikeselt ja teistelt Linnutee tähtedelt ning
supernoovajäänukitelt.
Aga ülienergiliste kiirte
tekkeks sobilikke sündmusi ei paista meie Galaktikas küll
toimuvat.
Aastatega on füüsikute maailmapilt
täienenud ja nad on välja pakkunud põnevaid hüpoteese,
mispuhul nii suur energia võiks vallanduda. Näiteks: täht
kukub musta auku, täht tõmbub ise mustaks auguks, galaktikad
põrkavad kokku. Või koguni: eksootilised rasked osakesed, mis
suure paugu aegadest aegruumi kummalistesse sõlmedesse lõksu on
jäänud, lagunevad tükkideks.
Et saladus lõpuks
ometi laheneks, võtsid sajad teadlased 17 maalt nõuks
ühiselt asja kallale asuda. Lääne-Argentina pampas hakkas 2004.
aastal tööle maailma suurim kosmiliste kiirte
mõõteseade. Pierre Augeri observatoorium koosneb 1600 veepaagist,
mis on laiali laotatud sama suurele maa-alale kui Saare- ja Muhumaa kokku.
Kui kosmiline kiir Maa atmosfääri siseneb, põrkab ta
kokku sealsete aatomituumadega, vallandades miljarditest pisiosakestest
koosneva kaskaadi, mis nähtamatu dušijoana “kastab”
maapinnal kümneid ruutkilomeetreid.
Veepaagis oskavad teadlased
kaskaadiosakesi nähtavaks teha. Augeri observatooriumi 24 optilist
teleskoopi seiravad osakeste põrgetel tekkivaid
atmosfäärihelendusi, mille järgi võib siis ka aimata
kaskaadi valla päästnud kosmosekiire energiat ja langemissuunda.
Uurimistöö teeb raskemaks ülienergiliste kosmosekiirte
haruldus: on välja arvutatud, et keskmiselt langeb neid kiiri
ruutkilomeetrise ala kohta vähem kui kord sajandis.
Mõõtmiste algusest peale on teadlased registreerinud umbes miljon
tavalist kosmilist kiirt. Ülienergilisi kiiri on samal ajal nähtud
ainult 80. Sellest aga seni piisab.
Teadlased valisid välja 27
eriti energilist kiirt ja lõid mõõtmistulemuste
kõrval lahti astronoomide koostatud kataloogi neist 318 nn aktiivsest
galaktikast, mis asuvad maakerast 300 miljoni valgusaasta raadiuses. Selgus, et
kõigil 27 juhul asuski kiirte lähtepunktis aktiivne galaktika;
tõenäosus, et see võiks olla juhuslik kokkusattumus, on
teadlaste hinnangul vaid üks protsent.
Aktiivne galaktika on
niisugune tähesüsteem, mille keskmes laiutab koletu suur must auk ja
õgib aplalt tähti, tolmu ja gaasi. Musta auku langev aine
võib augu kujuteldamatult võimsas gravitatsiooniväljas nii
tugevalt kiireneda, et hakkab eraldama tohutul hulgal väga mitmesugust
kiirgust.
Nüüd siis paistab, et seejuures sünnivadki
mingil moel ka ülienergilised kosmilised kiired, millest mõned
pärast miljoneid aastaid peaaegu valguse kiirusel mööda
ilmaruumi kihutamist meieni jõuavad.
Praegu pole veel selge,
kuidas ülienergilised kiired mustade aukude juures ikkagi täpselt
tekkida võiksid. Aga et nende tekkekoht on teada, on nüüd
rohkem lootust vastus leida.
“See on fundamentaalne avastus,”
ütles Augeri observatooriumi rajaja, USA füüsikanobelist
James Cronin. “Alanud on kosmiliste kiirte astronoomia ajas
tu.”
Edaspidi vaadeldakse arvatavasti veel kümneid
või sadu üksikutest aktiivsetest galaktikatest pärit
ülienergilisi kiiri ja püütakse kiirte energiajaotuse
põhjal nende tekkemehhanismist aru saada.
Aga Augeri
observatooriumi abil võib tegelda ka fundamentaalse
osakestefüüsika uuringutega. Atmosfääri tuhisedes on
kosmilistel kiirtel mõnikord 30 korda rohkem energiat kui tuleval aastal
Šveitsis tööd alustav suur tuumaosakeste põrguti saab
prootonitele anda.
Ja veel võib samas tundma
õppida Linnutee magnetväljade kuju, sest need väljad
kallutavad kosmilisi kiiri õige natuke teelt kõrvale.