Co to są promienie kosmiczne?

Promienie kosmiczne to małe cząsteczki, głównie protony, które uderzają w ziemską atmosferę przy różnych poziomach energii. Miliardy promieni kosmicznych uderzają w Ziemię co sekundę, większość z nich z dość niską energią. Jednak co jakiś czas promienie kosmiczne o ekstremalnym poziomie energii wpływają na Ziemię. Najpotężniejszym jak dotąd zarejestrowanym był pojedynczy proton o energii 50 J, co w przybliżeniu odpowiada boisku baseballowemu. Naukowcy nie potrafią wyjaśnić, w jaki sposób niektóre z najbardziej energetycznych promieni otrzymały swoją energię.

Chociaż nazywane są „promieniami kosmicznymi”, należy zauważyć, że promienie kosmiczne są cząsteczkami punktowymi, a nie promieniami. Oprócz protonów, które stanowią 90% wszystkich promieni kosmicznych, istnieją również jądra helu, znane również jako cząstki alfa, które stanowią kolejne 9%, oraz elektrony, które stanowią pozostały 1%.

Przestrzeń kosmiczna wypełniona jest kąpielą szybko poruszających się cząstek, znaną jako strumień promieniowania kosmicznego. Promienie kosmiczne nazywane są promieniowaniem jonizującym, ponieważ mają one tendencję do uderzania w cząsteczki z taką siłą, że zrywają elektrony z ich atomów składowych, tworząc niszczące jony. Kawałek biomateriału pozostawiony bez ochrony przez wystarczająco długi czas w kosmicznym środowisku zamieniłby się w szwajcarski ser. Jest to jedno z największych wyzwań dla ludzkiej kolonizacji kosmosu, a wszystkie projekty kolonii kosmicznych mają masywne osłony, które odpychają promienie kosmiczne.

Promienie kosmiczne czerpią energię z kosmicznych obiektów i wydarzeń o wysokiej energii, takich jak gwiazdy neutronowe, supernowe i czarne dziury. Większość promieni kosmicznych pochodzi z naszej własnej galaktyki, gdzie są one wyrzucane przez supernowe lub wystrzeliwane jak proca ze stromej studni grawitacyjnej czarnej dziury. W rzeczywistości obecność niektórych poziomów mocy promieni kosmicznych świadczy o istnieniu czarnych dziur.

Jeden z najwyższych poziomów ziemskiej atmosfery jest znany jako jonosfera, ponieważ jest ona stale jonizowana przez nadchodzące promienie kosmiczne wraz z promieniowaniem słonecznym. Termosfera, która jest podzbiorem jonosfery, podlega nagrzewaniu do tysięcy stopni z powodu promieniowania jonizującego, ale ponieważ gęstość cząstek tutaj jest stosunkowo niska, nie byłoby tak ciepło, gdybyś tam odwiedził.

Najbardziej energetyczne promienie kosmiczne pochodzą z wydarzeń o bardzo wysokiej energii poza naszą galaktyką i zapewniają rzadkie okno na funkcjonowanie szerszego wszechświata. Fizycy budują obiekty o wartości wielu milionów dolarów, aby szczegółowo badać strumień promieniowania kosmicznego.