40 ТэВ: Земля под ударом рекордно мощных электронов

Астрофизики зафиксировали самые мощные электроны из когда-либо зарегистрированных, падающие на Землю. Эти частицы обладают энергией, в триллионы раз превышающей энергию видимого света, и, по оценкам ученых, их источник находится сравнительно недалеко от нашей Солнечной системы.

Космическое излучение постоянно достигает Земли, причем основная его часть исходит от Солнца. Однако другие источники, такие как квазары, сверхновые звезды и гамма-всплески, могут порождать частицы с экстремально высокой энергией. Недавние исследования выявили электроны, достигающие рекордных 40 тераэлектронвольт (ТэВ), что эквивалентно триллионам электронвольт — показателю, значительно превышающему обычный уровень энергии электронов в космических лучах.

Открытие стало возможным благодаря анализу данных, собранных за 10 лет работы обсерватории HESS в Намибии. Этот комплекс фиксирует космические лучи, наблюдая за их взаимодействием с атмосферой Земли. Когда высокоэнергетические частицы проникают в атмосферу, они сталкиваются с атомами воздуха, образуя каскады вторичных частиц. Анализ состава этих каскадов позволяет определить свойства первичных частиц.

Определение таких электронов — непростая задача, так как они составляют лишь около 1% космических лучей и их сигнал теряется среди фона других частиц. Для этого исследования были применены новые алгоритмы, которые помогли выделить высокоэнергетические электроны из общего массива данных. Это позволило выявить необычный диапазон энергий до 40 ТэВ.

Определить источник этих частиц сложно из-за влияния магнитных полей, которые искривляют их траекторию. Однако ученые смогли оценить расстояние, которое они преодолели. Высокоэнергетические электроны теряют энергию при движении через космос, и наличие частиц с энергией выше 1 ТэВ указывает на то, что их источник находится на расстоянии не более нескольких тысяч световых лет. В астрономических масштабах это весьма близко.

Среди возможных источников выделяются пульсары — нейтронные звезды, излучающие мощные электромагнитные лучи. Вероятно, частицы исходят от одного или нескольких пульсаров, расположенных в пределах этой дистанции.