Загадочные электроны космических лучей намекают на неожиданный источник

Самые энергичные электроны космических лучей, когда-либо обнаруженные, дают нам важные подсказки о происхождении этих загадочных частиц.

С 2015 года более 7 миллионов частиц попали в CALorimetric Electron Telescope (CALET). ), привязанный к прочной и широкой спине Международной космической станции.

Эта большая коллекция дала ученым надежный набор данных, который, по их словам, указывает по крайней мере на один близлежащий источник электронов космических лучей – и, возможно, подробнее.

«Самое захватывающее — это видеть вещи при самых высоких энергиях», — говорит астрофизик Николас Каннади из Университета Мэриленда, округ Балтимор, и член сотрудничества CALET, возглавляемого астрофизиком Сёдзи Тории из Университета Балтимора. Васэда в Японии.

«У нас есть кандидаты с энергией выше 10 тераэлектронвольт – и если подтвердится, что это настоящие электронные события, это действительно будет явным доказательством наличия близлежащего источника».

Мы знаем об энергичных космических лучах с тех пор, как признаки их присутствия были впервые обнаружены более века назад, и все это время их источник по большей части оставался загадкой.

Они крошечные. Частицы – в основном атомные ядра, но также и субъядерные частицы, такие как протоны и электроны – движутся через Вселенную со скоростью, близкой к скорости света, с большей силой, чем должны иметь эти маленькие вещи.

Однако, как и большинство энергетических объектов во Вселенной, ученые полагают, что они происходят из энергетических источников. Наиболее вероятным объяснением на данный момент являются остатки сверхновых, которые ускоряют частицы и отправляют их в космос, но есть и другие возможные источники.

Одним из них является теоретическая аннигиляция темной материи, поэтому физики стремятся изучить их и понять их происхождение. Но обнаружить их немного сложнее. Здесь, на Земле, космические лучи сталкиваются с атомами и молекулами в атмосфере и образуют ливни частиц; мы обнаруживаем именно дождь, а не сами космические лучи.

Некоторые детекторы электронов высоких энергий также страдают от помех, создаваемых быстро летящими протонами, которые портят результаты. Но космический эксперимент CALET позволяет напрямую обнаруживать космические лучи вплоть до высоких энергий.

Предыдущая работа позволяла обнаруживать космические лучи с энергией до 4,8 тераэлектронвольт. Эта работа показала, что по мере увеличения уровня энергии количество космических лучей уменьшалось.

Используя огромный массив данных CALET и новые процессы для отсеивания ошибок, вызванных мешающими протонами, команда смогла обнаружить электронные космические лучи. лучи до 7,5 тераэлектронвольт, что значительно увеличивает диапазон данных.

И, что интересно, они обнаружили, что при более высоких энергиях падение падения космических лучей не происходит. Во всяком случае, похоже, что верно обратное: при самых высоких энергиях космические лучи, кажется, увеличиваются.

Мы до сих пор не знаем, откуда они берутся, но, поскольку космические лучи теряют энергию по мере того, как они путешествуя в космосе, высокие энергии предполагают, что они должны исходить откуда-то относительно близко к нам.

На самом деле, поблизости есть остатки сверхновых, местоположение и близость которых согласуются с обнаружением некоторых из самых высокоэнергетических космические лучи, обнаруженные в наборе данных. Команда надеется, что продолжающиеся наблюдения прояснят причину.

«Эти наблюдения CALET открывают заманчивую возможность того, что материю из конкретного близлежащего остатка сверхновой можно измерить на Земле», — говорит физик Т. Грегори Гузик из Луизианы. Государственный университет, руководитель американского отделения сотрудничества CALET.

«Продолжение измерений CALET на протяжении всей жизни Международной космической станции поможет пролить новый свет на происхождение и транспорт релятивистской материи в нашей галактике».

Исследование было опубликовано в Physical Review Letters.