Mitä kosmiset säteet ja hiukkaset ovat ja mistä ne tulevat?
Mitä kosmiset säteet ja hiukkaset ovat ja mistä ne tulevat? Tulevatko ne satunnaisesti eri suunnista? Mitkä ovat nykyiset olettamukset? Kysyjä: Antti Lankinen
Professori Eino Valtonen, avaruustutkimuslaboratorio, Turun yliopisto: Avaruudessa on monenlaista säteilyä, esimerkiksi gammasäteilyä ja plasmaa eli ioneja, jotka aiheuttavat muun muassa revontulia. Kun puhutaan avaruuden kosmisesta säteilystä tai kosmisista säteistä, silloin tarkoitetaan nimenomaan kosmisia hiukkasia eli täysin erillisiä, itsenäisiä hiukkasia.
Valtaosa, 89 prosenttia, näistä hiukkasista on protoneja eli vetyatomien ytimiä, 10 prosenttia on heliumatomin ytimiä ja vain yksi prosentti on raskaampia alkuaineytimiä tai elektroneja.
Kosmisten hiukkasten liike-energiaa mitataan elektronivoltteina (eV). Ne ovat hyvin suurienergisiä, sillä niiden energiamäärät liikkuvat alueella 10⁹- 10²º eV (10 potenssiin 9 - 10 potenssiin 20). Energiamäärä kertoo hiukkasen alkuperästä. Valtaosa kosmisista hiukkasista on kotoisin kotigalaksistamme. Energiajakauman alkupään hiukkaset 10⁹-10¹º eV (10 potenssiin 9 - 10 potenssiin 10) voivat syntyä oman Aurinkomme ulkokehän eli koronan massapurkauksissa tai roihupurkauksissa.
Kaikkein energisimmät hiukkaset 10¹⁹- 10²º eV (10 potenssiin 19 - 10 potenssiin 20) ovat peräisin galaksimme ulkopuolelta. Niitä suurienergisimpiä hiukkasia ei tunneta, eikä ihminen ole vielä pystynyt hiukkaskiihdyttimillä saamaan aikaiseksi yhtä energisiä hiukkasia. Tämänhetkinen LHC-kiihdyttimien ennätys on reilut 10¹³ eV (10 potenssiin 13) eli miljoonia kertoja vähemmän. Emme vielä tiedä, mistä supervoimakkaat kosmiset hiukkaset tarkkaan ottaen tulevat, mutta niiden oletetaan syntyneen supernovaräjähdyksissä tai pulsareiden sähkökentissä. Maan ilmakehään suurienergisimpiä hiukkasia saapuu hyvin harvakseltaan, vain hiukkanen per neliökilometri vuodessa.
Kosminen säteily on isotrooppista eli sitä tulee todellakin joka puolelta avaruudesta. Kaikki kosminen säteily pysähtyy ilmakehään, mutta törmäyksessä syntyy niin sanottua sekundaarista kosmista säteilyä, jota varisee alas Maan pinnalle 200 kappaletta sekunnissa joka neliömetrille. Sekundaarinen kosminen säteily on läpitunkevaa ja kulkeutuu myös ihmisten läpi tietämättämme. Yksi esimerkki tästä säteilystä ovat myonit, jotka ovat elektronia muistuttavia alkeishiukkasia ja pystyvät tunkeutumaan jopa kiveen. Mitään vaikutuksia tällä säteilyllä ei ole havaittu olevan. Suomessa Turun yliopistossa tutkitaan etenkin Auringon kosmisia säteitä ja Oulun yliopistossa Auringon toiminnan vaikutuksia aurinkokunnan ulkopuolelta tuleviin kosmisiin säteisiin. Maailmalla tutkitaan etenkin sitä, miten kaikkein voimakkaimmat hiukkaset ovat saaneet energiansa ja missä niitä muodostuu. Tästä löytyy lisätietoa osoitteesta https://www.auger.org/
