Extrémně energetické elektrony zasahují Zemi z podivného blízkého zdroje

Astrofyzici zaznamenali, že na Zemi prší dosud nejenergetickejší elektrony, jaké byly kdy zaznamenány. S bilionkrát větší energií než viditelné světlo se zdá, že tyto kosmické paprsky pocházejí ze silného zdroje relativně blízko naší sluneční soustavy.

Země je neustále bombardována kosmickým zářením, většinou z našeho Slunce. Ale jiné zdroje, jako kvasary, supernovy a gama záblesky, mohou vystřelovat částice při extrémně vysokých energiích. A nyní vědci identifikovali elektrony s nejvyšší energií, jaké kdy byly spatřeny při tryskání z vesmíru.

Tato energie se měří v elektronvoltech (eV), kde 1 eV je množství kinetické energie, kterou jednotlivý elektron získá při urychlení o jeden volt. Většina elektronů v kosmickém záření má energii několika stovek gigaelektronvoltů (GeV). Ale nově zjištěné rekordmany byly naměřeny až do ohromujících 40 teraelektronvoltů (TeV). To jsou biliony eV.

Objev byl učiněn týmem, který analyzoval data za 10 let shromážděná observatoří HESS v Namibii. Toto zařízení zajímavým způsobem detekuje kosmické záření – když vstoupí do zemské atmosféry, srazí se s atomy a molekulami ve vzduchu a spustí spršku sekundárních částic. Specifické složení sprch může odhalit identitu původní částice.

Sabine Gloaguenová

Nabité elektrony – a jejich antihmotové protějšky, pozitrony – tvoří pouze asi 1 % kosmického záření, takže je těžké je detekovat mezi šumem pozadí jiných částic. Pro tuto novou studii vědci použili nové algoritmy, aby je přesněji odfiltrovali z datové sady HESS. To odhalilo dosud neviděný rozsah elektronů kosmického záření s vyšší energií, až do 40 TeV.

Bohužel vysledovat zpět zdroj elektronů kosmického záření je složité. Jejich cesta k nám je ohnutá, když procházejí kolem a skrz magnetická pole v kosmu, takže v době, kdy k nám dorazí, mohli v podstatě přijít odkudkoli.

Směr může být mimo, ale astronomové mohou alespoň zjistit, jak daleko cestovali. Čím déle tyto energetické částice procházejí prostorem, tím více energie rozptýlí. Z toho tým říká, že většina elektronů s energiemi pod 1 TeV pravděpodobně pocházela z řady vzdálených objektů.

Ale ti na vyšším konci spektra nemohli cestovat příliš daleko, aby stále měli takové množství energie. Tým vypočítal, že tyto elektrony musely pocházet ze zdroje v okruhu několika tisíc světelných let od naší sluneční soustavy. Z kosmického hlediska je to zatraceně blízko.

Nejviditelnějším kandidátem je podle týmu pulsar – typ neutronové hvězdy, která ze svých pólů produkuje paprsky elektromagnetického záření. Může za to jen jeden pulsar, nebo jich může být několik v této vzdálenosti.

Výzkum byl publikován v časopise Fyzické kontrolní dopisy.

Zdroje: Max Planck Gesellschaft, CNRS