В бескрайних просторах Вселенной существуют экстремальные объекты, такие как остатки сверхновых, пульсары и активные галактические ядра. Эти объекты способны испускать заряженные частицы и гамма-лучи с невероятно высокими энергиями, намного превышающими ту, что образуется при ядерном синтезе в звёздах. Гамма-лучи, достигая Земли, становятся источником ценной информации об этих небесных телах, так как они перемещаются по космосу без изменений. В отличие от них, заряженные частицы, известные как космические лучи, испытывают влияние магнитных полей и прибывают на Землю из всех направлений.
Космические лучи, особенно электроны и позитроны с энергией, достигающей нескольких тераэлектронвольт (ТэВ), вызывают повышенный интерес у исследователей. Их обнаружение указывает на наличие мощных ускорителей частиц вблизи Солнечной системы. Обнаружение таких частиц требует больших усилий, поскольку современные спутники с площадью обнаружения около одного квадратного метра не способны уловить достаточное количество этих редких частиц. Наземные приборы также сталкиваются с трудностями в различении ливней, вызываемых легкими частицами от более частых потоков, созданных протонами и ядрами тяжелых элементов.
Обсерватория HESS в Намибии использует пять больших телескопов для регистрации слабого черенковского излучения от сильно заряженных частиц и фотонов, входящих в атмосферу и создающих каскад частиц. Хотя основная цель обсерватории заключается в изучении гамма-лучей, данные, полученные здесь, также позволяют исследовать космические электроны.
В беспрецедентном анализе, проведенном учеными из коллаборации HESS, удалось получить новую информацию о происхождении этих частиц. Астрофизики применили новые алгоритмы отбора для эффективной фильтрации космических электронов (CRe) из шумовых данных. Это позволило собрать уникальный статистический фонд для изучения CRe в самых высоких энергетических диапазонах, до 40 ТэВ.
«Это значительное достижение, позволяющее предположить, что измеренные CRe, вероятно, возникают из ограниченного числа источников, расположенных в непосредственной близости от нашей Солнечной системы — на расстоянии максимум нескольких тысяч световых лет. Это относительно немного с учетом размеров нашей галактики», — отмечает соавтор исследования, Катрин Эгбертс из Потсдамского университета.
Профессор Хофманн из Института ядерной физики Макса Планка подчеркивает: «Впервые нам удалось наложить строгие ограничения на происхождение этих космических электронов через наш тщательный анализ. Низкие потоки на больших ТэВ ограничивают возможности космических исследований. Наши примеры предлагают данные в ранее неисследованном диапазоне, что влияет на понимание близлежащих областей и, вероятно, станет стандартом на годы вперёд», — утверждает Матье де Наруа, исследователь CNRS из Лаборатории Лепренс-Ринге.
Исследователи обнаружили резкий разрыв в распределении энергии космических электронов, что свидетельствует о том, что эти частицы, скорее всего, исходят из источников близко к Солнечной системе. Это открытие играет ключевую роль в понимании процессов ускорения частиц во Вселенной и способствует поиску потенциальных источников космических лучей.
Источник: iXBT
