Partikelacceleratorer, som Large Hadron Collider (LHC) vid CERN, är kraftfulla maskiner designade för att accelerera laddade partiklar till höga energier och slå samman dem för att studera materiens grundläggande byggstenar. Dessa konstgjorda acceleratorer har revolutionerat vår förståelse av partikelfysik, men deras existens i naturen har förblivit ett mysterium.
Med hjälp av data från Telescope Array Surface Detector i Utah upptäckte ett internationellt team av forskare under ledning av University of Tokyo en högenergisk kosmisk stråle med en energi som är 100 miljoner gånger större än energin hos protoner som accelereras av LHC. Denna kosmiska stråle med ultrahög energi, kallad "Oh-My-God"-partikeln när den observerades första gången 1991, tros ha sitt ursprung i en avlägsen galax.
Ytterligare analys av data som registrerats av Telescope Array avslöjade att "Oh-My-God"-partikelns väg var i linje med en smal stråle av radiostrålning från ett supermassivt svart hål som ligger cirka 1 miljard ljusår bort i stjärnbilden Boötes . Denna inriktning antyder att den ultrahöga energipartikeln kan ha accelererats av strålarna från det supermassiva svarta hålet, som fungerar som en naturlig partikelaccelerator.
Fynden, publicerade i tidskriften Physical Review Letters, ger övertygande bevis för förekomsten av naturligt förekommande partikelacceleratorer i universum. Dessa acceleratorer skulle kunna spela en avgörande roll i produktionen av kosmisk strålning med hög energi, som är subatomära partiklar som regnar ner på jorden från rymden med energier långt utöver vad som kan uppnås av mänskliga acceleratorer.
Att studera dessa naturliga acceleratorer och de kosmiska strålarna de producerar kan kasta ljus över de extrema miljöer och energiprocesser som sker nära supermassiva svarta hål och andra kosmiska fenomen, vilket ger värdefulla insikter om det tidiga universum och ursprunget till högenergipartiklar.
Detekteringen av en potentiell naturlig partikelaccelerator öppnar också för spännande vägar för framtida forskning inom astropartikelfysik. Den belyser vikten av markbaserade observatorier, såsom Telescope Array, för att utforska universums högsta energifenomen och förstå de grundläggande lagarna som styr kosmos.
