Ученые CNRS, консорциума немецких университетов и Института Макса Планка по ядерной физике в обсерватории H.E.S.S. идентифицировали электроны и позитроны с самыми высокими энергиями, когда-либо зарегистрированными на Земле. Это открытие предоставляет доказательства космических процессов, излучающих колоссальные неизвестные количества энергии. Результаты будут опубликованы 18 ноября в журнале Physical Review Letters.
Во вселенной существуют экстремальные условия, включая остатки сверхновых и активные галактические ядра, способные излучать заряженные частицы и гамма-лучи с энергиями, значительно превышающими те, которые производятся в результате термоядерного синтеза в звездах. Гамма-лучи могут многое рассказать о своих источниках благодаря беспрепятственному путешествию через космос. В отличие от этого, заряженные частицы, известные как космические лучи, сталкиваются с трудностями, так как они подвержены влиянию магнитных полей и теряют часть своей энергии во время путешествия, что усложняет определение их происхождения.
Обнаружение электронов и позитронов с энергиями, превышающими один тераэлектронвольт (TeV), представляет собой особую трудность. Космические инструменты имеют ограниченные площади для обнаружения, в то время как наземные инструменты, такие как обсерватория H.E.S.S. в Намибии, косвенно обнаруживают космические лучи через атмосферные потоки частиц. Обсерватория использует пять крупных телескопов для захвата черенковского излучения от этих потоков.
В ходе десяти лет анализа ученые H.E.S.S. использовали современные алгоритмы для извлечения электронов космических лучей из фонового шума, что привело к беспрецедентному набору данных. Этот анализ раскрыл новую информацию о космических лучах с электронами, с измерениями, достигающими до 40 TeV. Замечательное открытие заключалось в резком разрыве в распределении энергии этих частиц.
Катерин Эгбертс из Университета Потсдама, один из авторов исследования, заявила: «Это важный результат, так как мы можем заключить, что измеренные электроны космических лучей, вероятно, происходят из очень немногих источников вблизи нашей солнечной системы, на расстоянии до нескольких тысяч световых лет, что является очень малым расстоянием по сравнению с размером нашей галактики.»