新的研究显示，有史以来检测到的最强大的宇宙射线电子和正电子撞击地球大气层时携带的能量如此之高，只能来自相对较近的地方。
我们在地球表面非常安全，受到大气气泡的保护，但我们的星球不断受到宇宙射线的轰击。
我们对这些在太空中疾驰的强大粒子知之甚少。但纳米比亚沙漠中的一座天文台让我们更接近于了解它们的起源。
HESS 天文台探测到能量高达 40 太电子伏的电子和正电子。这些电子统称为宇宙射线电子，或 CRe。
这些极其罕见，但它们的能量表明它们都来自银河系与太阳系的同一个角落——甚至可能来自同一个来源。
如果我们真的知道的话，我们还需要一段时间才能知道它们确实来自哪里，但在指定的空间范围内候选者的缺乏可能会稍微缩小范围。
“这是一个重要的结果，”天体物理学家凯瑟琳·埃格伯特解释道德国波茨坦大学的博士说：“我们可以得出结论，测量到的 CRe 很可能源自我们太阳系附近的极少数来源，最多距我们 1,000 光年，这是一个非常小的距离与我们银河系的大小相比。”
CRe 代表了所有宇宙射线粒子的一小部分，并且被认为是从太空中的极端物体中出现的——比如超新星遗迹、紧邻的物体，以及超稠密恒星，例如。科学家认为这些物体将宇宙射线粒子加速到高能量，并将它们发送到宇宙中。
当它们撞击地球大气层时，它们的行进速度短暂地比大气中的光速快一点。这就产生了一种现象，称为切伦科夫辐射– 相当于音爆的光度。这种辐射非常微弱； HESS 旨在检测这种微弱的切伦科夫辐射。
在大气中引起这种现象的不仅仅是 CRe。伽马射线也会产生类似的效果。这使得识别 CRe 变得有些困难。
法国国家科学研究中心的天文学家 Mathieu de Naurois 告诉 ScienceAlert：“CRe 是电子，因此带电粒子形成物质，而伽马射线是光子，即光。”
“伽马射线在宇宙中直线传播，从而使我们能够精确定位源，而电子在与磁场相互作用时具有混沌轨迹。两者在进入大气层时都会产生电磁簇射或粒子，并且很难与电子区分开来。”彼此。”
为了识别高能 CRe，研究人员必须仔细研究 HESS 数据，识别 CRe 候选者。他们最终的候选事件列表可能还包括一些伽马射线；但这个池子足够大，可以得出一些统计推论。
能量范围高达 40 太电子伏，比我们迄今为止检测到的撞击地球的任何 CRe 都要强大。
能量高于太电子伏的 CRe 检测非常罕见。这是因为，当它们在太空中移动时，它们会迅速失去能量。
“在同步加速器辐射中，带电粒子与星际、银河场相互作用。它们在磁场线周围形成螺旋轨迹，并辐射电磁辐射，从无线电到 X 射线。通过这样做，它们失去了能量，”de Naurois说。
“在所谓的‘逆康普顿散射’中，带电粒子与环境光相互作用。它们与低能光子相互作用，并将大部分能量传递给光子。这个过程被称为‘逆康普顿’，因为它是相反的过程康普顿散射，其中高能光子从介质中散射出电子并将其提升为高能。”
由于 CRe 失去能量的速度如此之快，候选事件一定是从附近的太空传播过来的，以便在到达地球时仍然保持如此强大的威力。我们无法追踪它们的来源；他们的轨迹太不可预测了；但他们的能量还有其他一些东西可能是一个线索。明显较低的截止点为 1.17 太电子伏。
“斜率变化剧烈的事实表明，即使不是只有一个，也只有少数宇宙源产生这些电子，”德诺鲁瓦解释道。
“否则，能谱将是不同来源的贡献的叠加，并在不同能量处断裂，从而产生更平滑的曲线。”
由于这些 CRe 可能出现的空间体积非常小，这意味着潜在的来源库也很小。候选者包括称为超新星遗迹单色宝石戒指;垂死的恒星类型称为c2面纱的;或类似脉冲星贝拉或者格明加。
但也有可能源头是一颗超新星遗迹，它太老了，以至于已经消散并从视野中消失。我们现在无法知道。
尽管如此，这项非凡的工作使我们更接近理解宇宙是如何被激发的。该团队计划进一步调查，看看他们是否能够确定 CRe 到达的首选方向。
这将很棘手，但潜在的回报很高，而且增加的候选人库对于未来的商业再保险研究将具有无价的价值。
“我们的测量不仅提供了关键的、以前未探索过的能源范围内的数据，影响了我们对当地社区的了解，而且它也可能仍然是未来几年的基准。”德诺鲁瓦 说。
该研究发表于物理评论快报。
