Kozmické lúče sú vysokoenergetické častice, ktoré sa pohybujú takmer rýchlosťou svetla. Väčšinou sú tvorené protónmi, no občas obsahujú aj ťažšie prvky, ako je hélium či železo. Napriek svojej mikroskopickej veľkosti majú extrémne vysokú energiu, často až triliónkrát väčšiu než častice urýchľované v najvýkonnejších laboratórnych urýchľovačoch na Zemi.

Astrofyzici už pomerne dobre chápu pôvod väčšiny kozmických lúčov. Supernovy, zrážky hviezd alebo hmota padajúca do čiernych dier – všetky tieto udalosti generujú sprchy častíc vysokej energie. Avšak najsilnejšie kozmické lúče majú stále neznámy pôvod. O téme informoval portál Live Science.

Problém spočíva v tom, že aj keď vo vesmíre existujú zdroje s dostatočnou energiou na ich vytvorenie, nachádzajú sa miliardy svetelných rokov ďaleko. Kozmické lúče nemôžu preletieť takúto vzdialenosť bez toho, aby výrazne nespomalili. To naznačuje, že ich zdroj musí byť bližšie.

Mohla by byť zdrojom temná hmota?

V novej, zatiaľ nerecenzovanej štúdii navrhuje ruský astrofyzik, že tieto extrémne kozmické lúče by mohli pochádzať z exotickej formy temnej hmoty, konkrétne z hypotetickej častice nazývanej skalarón. Skalarón by bol mimoriadne ťažký, oveľa hmotnejší než najťažšia známa častica – top kvark.

Podľa teórie vznikol počas inflačnej fázy vesmíru, keď sa vesmír expanzoval o mnoho rádov veľkosti v extrémne krátkom čase. Odvtedy existuje v pozadí kozmu, neviditeľný pre svetlo a detegovateľný iba prostredníctvom gravitačných interakcií. Výnimočnou vlastnosťou skalarónov je, že sa môžu vzájomne ničiť, pričom pri tomto procese uvoľnia množstvo energie vrátane extrémne silných kozmických lúčov.

NASA

Zhoduje sa teória s pozorovaniami?

Keďže temná hmota je prítomná v celej našej galaxii, skalaróny by mohli produkovať ultravysokoenergetické kozmické lúče práve v našej blízkosti. Teória však musí prejsť prísnym testovaním – ak by sa skalaróny stretávali príliš často, vytvorili by viac lúčov, než reálne pozorujeme. Ak by sa však stretávali príliš zriedkavo, nebolo by ich dostatok na vysvetlenie existujúcich meraní.

Podľa výpočtov autora štúdie sa však hustota temnej hmoty a frekvencia jej interakcií zhoduje s aktuálnymi pozorovaniami vysokých energií kozmických lúčov. Aj keď hypotéza skalarónov ponúka zaujímavé vysvetlenie, nie je jediná možná odpoveď. Iné teórie naznačujú, že najenergetickejšie kozmické lúče môžu vznikať v obrovských molekulárnych oblakoch v našej galaxii, bez nutnosti zapojenia temnej hmoty.