Promienie kosmiczne to tak naprawdę cząstki subatomowe, będące głównie protonami (jąderami wodoru), a czasami helem lub cięższymi jądrami atomowymi i bardzo rzadko elektronami. Cząstki promienia kosmicznego są bardzo energetyczne, ponieważ mają znaczną prędkość, a zatem znaczny pęd.
Cząstka Oh-My-God wykryta nad Utah w 1991 roku była prawdopodobnie protonem podróżującym z prędkością 0,999 (i po dodaniu kolejnych 20 x 9 sekund) prędkości światła i podobno niosła tę samą energię kinetyczną jak baseball przemieszczający się z odległości 90 kilometrów godzina.
Jego energia kinetyczna została oszacowana na 3 x 1020 elektronowoltów (eV) i miałby energię zderzenia 7,5 x 1014 eV, gdy uderzy w cząsteczkę atmosferyczną - ponieważ nie może porzucić całej swojej energii kinetycznej podczas zderzenia. Szybko poruszające się szczątki przenoszą niektóre z nich, a także straty ciepła. W każdym razie jest to nadal około 50-krotność energii zderzenia, której spodziewamy się, że Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) będzie w stanie wygenerować przy pełnej mocy. Daje to solidną podstawę do wyśmiewania skazańców, którzy wciąż są przekonani, że LHC zniszczy Ziemię.
Obecnie większość cząstek promieniowania kosmicznego ma niską energię, do 1010 eV - i powstają lokalnie z rozbłysków słonecznych. Kolejna bardziej energiczna klasa, do 1015 eV, sądzi się, że pochodzą z innych miejsc w galaktyce. Trudno jest ustalić ich dokładne źródło, ponieważ pola magnetyczne galaktyki i Układu Słonecznego zmieniają trajektorie, tak że ostatecznie mają jednolity rozkład na niebie - jakby pochodziły zewsząd.
Ale w rzeczywistości te galaktyczne promienie kosmiczne prawdopodobnie pochodzą z supernowych - całkiem możliwe, że w procesie opóźnionego uwalniania cząsteczki odbijają się w przód i w przód w stałym polu magnetycznym pozostałości supernowej, zanim zostaną katapultowane w szerszą galaktykę.
A potem są pozagalaktyczne promienie kosmiczne, które są odmianą Oh-My-God, o poziomach energii przekraczających 1015 eV, nawet rzadko przekraczający 1020 eV - które są bardziej formalnie nazwane promieniami kosmicznymi o ultra wysokiej energii. Cząsteczki te poruszają się bardzo blisko prędkości światła i musiały mieć mocne kopnięcie, aby osiągnąć takie prędkości.
Jednak być może przesadzona aura tajemniczości tradycyjnie otacza pochodzenie pozagalaktycznych promieni kosmicznych - czego przykładem jest tytuł Oh-My-God.
W rzeczywistości istnieją granice tego, jak daleko może pochodzić cząstka o ultra wysokiej energii - ponieważ jeśli nie zderzą się z niczym innym, ostatecznie zmierzą się z limitem Greisen – Zatsepina – Kuźmina (GZK) . To reprezentuje prawdopodobieństwo, że szybko poruszająca się cząstka ostatecznie zderzy się z kosmicznym fotonem mikrofalowym, tracąc w tym procesie energię pędu i prędkość. Okazało się, że pozagalaktyczne promienie kosmiczne zachowują energie ponad 1019 eV nie mogło pochodzić ze źródła znajdującego się dalej niż 163 miliony lat świetlnych od Ziemi - odległość zwana horyzontem GZK.
Ostatnie obserwacje Obserwatorium Pierre Auger wykazały silną korelację między pozagalaktycznymi wzorami promieni kosmicznych a rozkładem pobliskich galaktyk z aktywnymi jądrami galaktycznymi. Biermann i Souza opracowali teraz oparty na dowodach model pochodzenia galaktycznych i pozagalaktycznych promieni kosmicznych - który ma wiele możliwych do przetestowania prognoz.
Sugerują, że pozagalaktyczne promienie kosmiczne są wirowane w supermasywnych dyskach akrecyjnych czarnej dziury, które są podstawą aktywnych jąder galaktycznych. Co więcej, szacują, że prawie wszystkie pozagalaktyczne promienie kosmiczne docierające do Ziemi pochodzą z Centaura A. Zatem żadna wielka tajemnica - a właściwie bogaty obszar do dalszych badań. Cząstki z aktywnego supermasywnego dysku akrecyjnego czarnej dziury w innej galaktyce są dostarczane do naszego domu.
Dalsza lektura: Biermann i Souza O wspólnym pochodzeniu galaktycznych i pozagalaktycznych promieni kosmicznych.
