"Man verfolgt seine Flugbahn bis zu seiner Quelle und es gibt nichts, das energiereich genug ist, um es zu erzeugen", sagte Prof. John Matthews von der Universität in Utah und Mitautor des Artikels in der Zeitschrift Science, der die Entdeckung beschreibt. "Das ist das Geheimnis daran – was zum Teufel ist los?"
Das Amaterasu-Teilchen hat eine Energie von mehr als 240 Exa-Elektronenvolt (EeV), millionenfach mehr als Teilchen, die im Large Hadron Collider, dem leistungsstärksten jemals gebauten Beschleuniger, erzeugt werden, und entspricht der Energie eines Golfballs, der sich mit 150 km/h bewegt. Es liegt nur an zweiter Stelle hinter dem Oh-My-God-Teilchen, einer weiteren ultrahochenergetischen kosmischen Strahlung mit einer Wellenlänge von 320 EeV, die 1991 entdeckt wurde.
"Dinge, die Menschen als energiegeladen betrachten, wie Supernovae, sind dafür bei weitem nicht energiereich genug", sagte Matthews. "Man benötigt enorme Energiemengen und wirklich hohe Magnetfelder, um das Teilchen einzuschließen, während es beschleunigt wird."
Toshihiro Fujii, außerordentlicher Professor an der Osaka Metropolitan Universität in Japan, sagte: "Als ich diese ultrahochenergetische kosmische Strahlung zum ersten Mal entdeckte, dachte ich, dass es sich um einen Fehler handeln musste, da sie ein in den letzten drei Jahrzehnten beispielloses Energieniveau aufwies."
Ein potenzieller Kandidat für dieses Energieniveau wäre ein supermassereiches Schwarzes Loch im Herzen einer anderen Galaxie. In der Nähe dieser riesigen Gebilde wird die Materie in ihre subatomaren Strukturen zerlegt und Protonen, Elektronen und Kerne werden mit nahezu Lichtgeschwindigkeit durch das Universum geschleudert.
Kosmische Strahlung, Echos solch heftiger Himmelsereignisse, regnet fast ständig auf die Erde und kann von Instrumenten wie dem Observatorium Telescope Array in Utah, das das Amaterasu-Teilchen gefunden hat, nachgewiesen werden.
Unterhalb einer bestimmten Energieschwelle ähnelt die Flugbahn dieser Teilchen einer Kugel in einem Flipper, während sie im Zickzack gegen die elektromagnetischen Felder durch den kosmischen Mikrowellenhintergrund fliegen. Es ist jedoch zu erwarten, dass Teilchen mit Energie auf Oh-My-God- oder Amaterasu-Niveau relativ unbeeinflusst von galaktischen und extragalaktischen Magnetfeldern durch den intergalaktischen Raum fliegen, was bedeutet, dass es möglich sein sollte, ihren Ursprung zu verfolgen.
Die Rückverfolgung seiner Flugbahn weist auf den leeren Raum hin. Ebenso hatte das Oh-mein-Gott-Teilchen keine erkennbare Quelle. Wissenschaftler vermuten, dass dies auf eine viel größere magnetische Ablenkung als vorhergesagt, eine nicht identifizierte Quelle im lokalen Hohlraum oder ein unvollständiges Verständnis der Physik hochenergetischer Teilchen hinweisen könnte.
"Diese Ereignisse scheinen von völlig anderen Orten am Himmel zu kommen. Es ist nicht so, dass es eine einzige mysteriöse Quelle gibt", sagte Prof. John Belz von der Universität in Utah und Mitautor der Studie. "Es könnten Defekte in der Struktur der Raumzeit sein, kollidierende kosmische Strings. Ich meine, ich spucke nur verrückte Ideen aus, die den Leuten einfallen, weil es keine konventionelle Erklärung gibt."
Das Telescope Array ist einzigartig positioniert, um ultrahochenergetische kosmische Strahlung zu erfassen. Es befindet sich auf etwa 1.200 m, dem idealen Höhenpunkt, der die maximale Entwicklung von Sekundärpartikeln ermöglicht, jedoch bevor sie zu zerfallen beginnen. Sein Standort in der Westwüste Utahs bietet in zweierlei Hinsicht ideale atmosphärische Bedingungen: Die trockene Luft ist entscheidend, da die Feuchtigkeit das für die Erkennung erforderliche ultraviolette Licht absorbiert. und der dunkle Himmel der Region ist unerlässlich, da Lichtverschmutzung zu viel Lärm erzeugen und die kosmische Strahlung verdecken würde.
Das Telescope Array, das sich auf etwa 1.200 Metern Höhe in der Westwüste Utahs befindet, befindet sich mitten in einer Erweiterung, von der Astronomen hoffen, dass sie dabei hilft, den Fall zu lösen. Nach der Fertigstellung werden 500 neue Szintillatordetektoren das Telescope Array auf 2.900 km erweitern, eine Fläche, die fast der Größe von Rhode Island entspricht, und es wird erwartet, dass diese größere Fläche mehr dieser extremen Ereignisse erfassen wird.
