新的研究顯示，有史以來檢測到的最強大的宇宙射線電子和正電子撞擊地球大氣層時攜帶的能量如此之高，只能來自相對較近的地方。
我們在地球表面非常安全並受到保護，受到大氣氣泡的保護，但我們的星球不斷受到宇宙射線的轟炸。
我們對這些在太空中疾馳的強大粒子知之甚少。但納米比亞沙漠中的一座天文台讓我們更接近了解它們的起源。
HESS 天文台偵測到能量高達 40 太電子伏的電子和正電子。這些電子統稱為宇宙射線電子，或 CRe。
這些極為罕見，但它們的能量表明它們都來自銀河系與太陽系的同一個角落——甚至可能來自同一個來源。
如果我們真的知道的話，我們還需要一段時間才能知道它們確實來自哪裡，但在指定的空間範圍內候選者的缺乏可能會稍微縮小範圍。
“這是一個重要的結果，”天體物理學家凱瑟琳·埃格伯特解釋道德國波茨坦大學的博士說：「我們可以得出結論，測量到的 CRe 很可能源自於我們太陽系附近的極少數來源，最多距我們 1,000 光年，這是一個非常小的距離與我們銀河系的大小相比。
CRe 代表了所有宇宙射線粒子的一小部分，並被認為是從太空中的極端物體中出現的——例如超新星遺跡、緊鄰的物體，以及超稠密恆星，例如。科學家認為這些物體將宇宙射線粒子加速到高能量，並將它們送到宇宙中。
當它們撞擊地球大氣層時，它們的行進速度短暫地比大氣中的光速快一點。這就產生了一種現象，稱為切倫科夫輻射– 相當於音爆的光度。這種輻射非常微弱； HESS 旨在檢測這種微弱的切倫科夫輻射。
在大氣中引起這種現象的不僅是 CRe。伽瑪射線也會產生類似的效果。這使得識別 CRe 變得有些困難。
法國國家科學研究中心的天文學家 Mathieu de Naurois 告訴 ScienceAlert：“CRe 是電子，因此帶電粒子形成物質，而伽馬射線是光子，即光。”
「伽馬射線在宇宙中直線傳播，從而使我們能夠精確定位源，而電子在與磁場相互作用時具有混沌軌跡。兩者在進入大氣層時都會產生電磁簇射或粒子，並且很難與電子區分開來。
為了識別高能量 CRe，研究人員必須仔細研究 HESS 數據，識別 CRe 候選者。他們最終的候選事件清單可能還包括一些伽馬射線；但這個池子夠大，可以得到一些統計推論。
能量範圍高達 40 太電子伏，比我們迄今為止檢測到的撞擊地球的任何 CRe 都要強大。
能量高於太電子伏的 CRe 檢測非常罕見。這是因為，當它們在太空中移動時，它們會迅速失去能量。
「在同步加速器輻射中，帶電粒子與星際、銀河場相互作用。它們在磁場線周圍形成螺旋軌跡，並輻射電磁輻射，從無線電到 X 射線。通過這樣做，它們失去了能量，」de Naurois說。
「在所謂的『逆康普頓散射』中，帶電粒子與環境光相互作用。它們與低能量光子相互作用，並將大部分能量傳遞給光子。這個過程被稱為'逆康普頓'，因為它是相反的過程康普頓散射，其中高能量光子從介質中散射出電子並將其提升為高能。
由於 CRe 失去能量的速度如此之快，候選事件一定是從附近的太空傳播過來的，以便在到達地球時仍然保持如此強大的威力。我們無法追蹤它們的來源；他們的軌跡太不可預測了；但他們的能量還有其他一些東西可能是個線索。明顯較低的截止點為 1.17 太電子伏特。
「斜率變化劇烈這一事實表明，即使不是只有一個，也只有少數宇宙源產生這些電子，」德諾魯瓦解釋道。
“否則，能譜將是不同來源的貢獻的疊加，並在不同能量處斷裂，從而產生更平滑的曲線。”
由於這些 CRe 可能出現的空間體積非常小，這意味著潛在的來源庫也很小。候選人包括稱為超新星遺跡單色寶石戒指;垂死的恆星類型稱為c2面紗的;或類似脈衝星貝拉或者葛明加。
但也有可能源頭是一顆超新星遺跡，它太老了，以至於已經消散並從視野中消失。我們現在無法知道。
儘管如此，這項非凡的工作使我們更接近理解宇宙是如何被激發的。團隊計劃進一步調查，看看他們是否能夠確定 CRe 到達的首選方向。
這將很棘手，但潛在的回報很高，而且增加的候選人庫對於未來商業再保險的研究將具有無價的價值。
「我們的測量不僅提供了關鍵的、以前未探索過的能源範圍內的數據，影響了我們對當地社區的了解，而且它也可能仍然是未來幾年的基準。”德諾魯瓦 說。
該研究發表於物理評論快報。
