Astronomen gebruikten een telescooparray-experiment in Utah om een ​​hoogenergetisch kosmisch deeltje genaamd "Amaterasu" te ontdekken met een ongekende energie van 244EeV. Deze zeldzame kosmische straal is vergelijkbaar met het historische ‘Oh-My-God’-deeltje, maar de oorsprong en samenstelling ervan hebben vragen opgeroepen.

Een hoogenergetisch deeltje viel vanuit de ruimte naar het aardoppervlak - het is onduidelijk waar het vandaan kwam of zelfs wat het is. Dit klinkt misschien als iets uit een sciencefictionroman, maar het is feitelijk een wetenschappelijke realiteit, zoals blijkt uit onderzoek onder leiding van Toshihiro Fujii, universitair hoofddocent aan de Osaka Metropolitan University Graduate School of Science en het Nanbu Yoichiro Institute for Theoretical and Experimental Physics.

Wetenschappers zullen een onbekend deeltje met extreem hoge energie dat vanuit de ruimte is gedetecteerd, vernoemen naar een Japanse mythe.

Illustratie van hoogenergetische kosmische straling "Amaterasu-deeltjes", waargenomen door de oppervlaktedetectorarray van het Telescope Array Experiment. Bron: Osaka Metropolitan University/L-INSIGHT, Kyoto University/Takeshige Ryunosuke

Kosmische straling zijn hoogenergetische geladen deeltjes die afkomstig zijn van de Melkweg en daarbuiten. Extreem energetische kosmische straling is zo zeldzaam dat ze meer dan 1.018 elektronvolt kunnen bereiken, of 1 angstrom elektronvolt (EeV), wat ongeveer een miljoen keer krachtiger is dan de krachtigste versneller ooit gebouwd.

Artistieke astronomische kaart van kosmische straling met ultrahoge energie, in contrast met zwakkere kosmische straling die wordt beïnvloed door elektromagnetische velden, om extreem energetische verschijnselen te illustreren. Bron: Osaka Metropolitan University/Kyoto University/Takeshige Ryunosuke

Om deze kosmische straling vanuit de ruimte te volgen, zijn professor Fujii en een internationaal team van wetenschappers in 2008 begonnen met het uitvoeren van telescooparray-experimenten. Deze gespecialiseerde kosmische stralingsdetector bestaat uit 507 scintillator-oppervlaktestations die een enorm detectiegebied van 700 vierkante kilometer in Utah, VS, bestrijken. Op 27 mei 2021 ontdekten onderzoekers een deeltje met een energie zo hoog als 244EeV.

Professor Fujii zei: "Toen ik deze kosmische straal met ultrahoge energie voor het eerst ontdekte, dacht ik dat er een fout was gemaakt, omdat deze een energieniveau vertoonde dat ongekend was in de afgelopen 30 jaar. Deze energie is gelijk aan de kosmische straal met de hoogste energie die ooit is waargenomen, bekend als het 'Oh-My-God'-deeltje, dat naar schatting een energie had van 320 EeV toen het in 1991 werd gedetecteerd.'

Animaties van opgenomen signalen en gebeurtenissen van hoogenergetische deeltjes, Amaterasu-deeltjes genoemd. Bron: Osaka Metropolitan University

Onder de vele kandidaat-deeltjesnamen kozen professor Fujii en zijn collega's uiteindelijk voor "Amaterasu". "Amaterasu" is de naam van de zonnegodin in het Shinto-geloof die een belangrijke rol speelde bij de geboorte van Japan.

Amaterasu-deeltjes kunnen net zo mysterieus zijn als de Japanse godin zelf. Waar komt het vandaan? Wat is het precies? Deze problemen bestaan ​​nog steeds. Er wordt gehoopt dat Amaterasu-deeltjes de weg zullen vrijmaken voor het blootleggen van de oorsprong van kosmische straling.

Professor Fujii mompelde: ‘Er is geen veelbelovend hemellichaam gevonden dat overeenkomt met de aankomstrichting van kosmische straling, wat erop wijst dat er mogelijk onbekende astronomische verschijnselen en nieuwe fysieke oorsprongen zijn die verder gaan dan het standaardmodel. In de toekomst zullen we doorgaan met het uitvoeren van experimenten met telescooparrays en meer gedetailleerd onderzoek doen naar de bron van dit extreem hoogenergetische deeltje door middel van ons voortdurende verbeterde experiment met vier keer de gevoeligheid (TAx4 genaamd) en het observatorium van de volgende generatie.’