Загадкові електрони космічних променів натякають на несподіване джерело

Найенергетичніші електрони космічного випромінювання, які коли-небудь були виявлені, дають нам деякі важливі підказки щодо походження цих загадкових частинок. З 2015 року більше ніж 7 мільйонів частинок потрапили в CALorimetric Electron Telescope (CALET), прикріплений до міцної широкої задньої частини Міжнародної космічної станції.

Ця велика колекція дала вченим надійний набір даних, який, за їх словами, вказує на принаймні одне сусіднє джерело електронів космічного випромінювання – і, можливо, більше.

«Найбільш захоплююча частина — це спостерігати за найвищими енергіями», — каже астрофізик Ніколас Кеннаді з Університету штату Меріленд у Балтиморі та учасник співпраці CALET під керівництвом астрофізика Шоджі Торі з Університету Васеда в Японії. «У нас є кілька кандидатів понад 10 тераелектронвольт — і якщо буде підтверджено, що це реальні електронні події, то це справді непоганий доказ наявності джерела поблизу».

Ми знаємо про енергетичні космічні промені з того часу, як ознаки їх присутності були вперше помічені більше століття тому, і протягом усього цього часу їхнє джерело в основному залишалося загадкою.

Це крихітні частинки – здебільшого атомні ядра, а також суб’ядерні частинки, такі як протони та електрони, – що пливуть Всесвітом зі швидкістю, близькою до світла, з більшою потужністю, ніж ці маленькі речі повинні мати. Проте, як і більшість енергетичних речей у Всесвіті, вчені вважають, що вони походять із джерел енергії. Найбільш ймовірним поясненням наразі є залишки наднових, які прискорюють частинки та посилають їх у космос, але є й інші можливі джерела.

Одним із них є теоретична анігіляція темної матерії, тому фізики прагнуть вивчити їх і зрозуміти їх походження. Але виявити їх трохи складно. Тут, на Землі, космічні промені стикаються з атомами та молекулами в атмосфері та створюють зливи частинок; це злива, яку ми виявляємо, а не саме космічне проміння.

Деякі детектори високоенергетичних електронів також страждають від перешкод від швидких протонів, що псують результати. Але космічний експеримент CALET дозволяє безпосередньо виявляти космічні промені, аж до високих енергій. Попередня робота дозволила виявити космічні промені до 4,8 тераелектронвольта. Ця робота показала, що зі збільшенням рівня енергії кількість космічних променів зменшується.

Використовуючи величезний пул даних CALET із новими процесами для відсіювання помилок, спричинених заважаючими протонами, команда змогла виявити електронні космічні промені до 7,5 тераелектронвольт, значно збільшивши діапазон даних. І, що цікаво, вони виявили, що при вищих енергіях падіння космічних променів не зменшувалося. У всякому разі, здається, навпаки: при найвищих енергіях космічні промені, здається, посилюються.

Ми досі не знаємо, звідки вони беруться, але оскільки космічні промені втрачають енергію під час подорожі крізь космос, високі енергії вказують на те, що вони мають надходити відносно близько до нас.

Насправді поблизу є залишки наднових, розташування та близькість яких узгоджується з виявленням деяких космічних променів найвищої енергії, виявлених у наборі даних. Команда сподівається, що продовження спостереження дозволить ще більше прояснити походження.

«Ці спостереження CALET відкривають приголомшливу можливість того, що речовину з певного сусіднього залишку наднової можна виміряти на Землі», — каже фізик Т. Грегорі Гузік з Університету штату Луїзіана, лідер американського відділення CALET Collaboration.

«Продовження вимірювань CALET протягом життя Міжнародної космічної станції допоможе пролити нове світло на походження та транспортування релятивістської матерії в нашій галактиці». Джерело