Anizotropie smeru priletu castic kosmickeho zareni pozorovana na Observatori Pierra Augera v blizkosti extragalaktickych objektu

Observator Pierra Augera lezi na jizni polokouli v Argentine a detekuje kosmicke castice s ultra vysokymi energiemi (UHECRs), tj. castice jejichz energie je vyssi nez 1 EeV (neboli 10^18 elektronvoltu). Diky umisteni na jizni polokouli pozoruje stred nasi Galaxie (modry kriz v obrazcich) a velkou cast galakticke roviny (modra cara).

Diky zemske rotaci pozoruje observator behem dne pozoruje velkou cast oblohy, v kazdem okamziku tu jeji cast, ktera lezi mene nez 60 stupnu od zenitu. Diky sve pozici (zemepisna sirka mista na kterem se nachazi je 35.2 stupnu) sleduje behem roku denodenne zhruba 2/3 oblohy. Nepozorovatelna cast oblohy je na obrazcich zelene srafovana (tato oblast lezi okolo severniho polu).

Nejcasteji se nachazi v zornem poli observatore jizni pol (na obrazcich dole) se svym blizkym okolim. Sede pruhy znazornuji sest casti oblohy, ktere maji stejnou celkovou expozici. (Pritom plati, ze tmavsi srafovani odpovida delsi dobe vyskytu daneho mista v zornem poli observatore.)

Protoze castice kosmickeho zareni jsou elektricky nabite, nepohybuji se vesmirem primo, ale jejich trajektorie se zakrivuje v magnetickych polich (lze videt zde). Velikost zakriveni se zmensuje s narustem energie castice kosmickeho zareni v dusledku narustu Larmorova polomeru (velicina charakterizujici pohyb nabitych castic v magnetickemn poli, ktera roste s energii castice a klesa s intenzitou magnetickeho pole a nabojem castice). Pro vubec nejvyssi energie castic lze smer priletu v ramci nekolikastupnove nepresnosti ztotoznit primo s polohou jejiho zdroje.

Jak bylo publikovano v casopisu Science (clanek ke stazeni), Observator Pierra Augera pozoruje smery priletu castic kosmickeho zareni s energiemi nad 57 EeV z mist na obloze, ktere lezi v blizkem okoli pozic znamych aktivnich galaktickych jader (AGN). Pozice aktivnich galaktickych jader byla prevzata z 12-teho vydani katalogu Veron-Cetty & Veron (odkaz na katalog) a vynesena do obrazku jako zlute plosky s polomerem 3.1 stupnu. Vyneseny jsou jen ty, ktere lezi blize nez 75 Mpc od Zeme (tj. cerveny posuv je mensi nez 0.018). Celkova plocha dana souctem plosek vsech 472 AGN predstavuje 21 procent oblohy.

Je tedy vysoce nepravdepodobne, aby vetsina castic prichazela z jedne petiny oblohy, pokud by kosmicke castice vznikaly v izotropne rozmistenych zdrojich. Z celkove 27 pozorovanych castic s energiemi nad 57 EeV pozorovanych na Observatori Pierra Augera jich 20 (cervene puntiky) dopadlo do vzdalenosti mensi nez 3.1 stupnu od AGN (trefuji se do zlutych plosek) a pouhych 7 (cerne puntiky) jich dopadlo mimo plosky.

Pokud vezmeme v uvahu neuplnost katalogu astronomickych objektu (zacloneni oblohy mezihvezdnym plynem jenz se vyskytuje v Mlecne draze) a vliv galaktickeho magnetickeho pole, skrz ktere nabita castice proletuje pri sve pouti galaktickym diskem, muzeme vymezit cast oblohy, kde hraji prave vyjmenovane efekty nejvyssi vliv. Na obrazcich je tato oblat vymezena dvema modrymi carkovanymi krivkamami. Jejich pozice lezi 12 stupnu pod a nad rovinu Mlecne drahy (vyznacena plnou modrou carou).

Prekvapive 5 ze 7 cernych bodu lezi prave v blizkosti galaktickeho disku a pouze jediny cerveny bod. Pokud je tato cast oblohy z analyzy vyskrtnuta, statisticka vyznamnost nadbytku castic v okoli AGN jeste vice naroste.

Popis obrazku:

Obrazky znazornuji nebeskou sferu v Aitoffove projekci za pouziti rovnikovych souradnic druheho druhu. Souradnicemi jsou tedy rektascenze (vodorovna osa) a deklinace (nabyva hodnotu -90 stupnu u jizniho polu a +90 u polu severniho).

zlute plosky: okoli aktivnich galaktickych jader (AGN) o polomeru 3.1 stupne,
zeleny srafovany vrchlik: oblast plohy, ktera vzdy lezi mimo zorny uhel Observatore Pierra Augera,
sede srafovane pasy: casti oblohy pozorovatelne observatori, kde sytost barvy odpovida delce expozice daneho useku oblohy,
cervene body: kosmicke zareni pozorovane Observatori Pierra Augera, ktere padlo blize nez 3.1 stupnu od pozice AGN,
cerne body: pozorovane castice kosmickeho, ktere nepadly do vyznaceneho okoli AGN,
plna modra cara: rovina Mlecne drahy,
modry kriz: pozice centra Mlecne drahy,
prerusovane modre cary: body ve vzdalenosti 12 a -12 stupnu od roviny Mlecne drahy.

Correlation of the Highest-Energy Cosmic Rays with Nearby Extragalactic Objects