Kosmos to tajemnicze miejsce, w którym zachodzą liczne procesy i występują obiekty, które wciąż odzwierciedlają nasze niedoskonałe zrozumienie Wszechświata. Wiadomo, że pozostałości po supernowych, pulsary i aktywne jądra galaktyk mają zdolność emitowania naładowanych cząstek oraz promieni gamma, których energie są tak ogromne, że przewyższają te generowane w wyniku syntezy jądrowej w gwiazdach o rząd wielkości.

W niedawnych badaniach opublikowanych w czasopiśmie "Physical Review Letters", zespół astrofizyków ze znanego konsorcjum H.E.S.S. odkrył rekordowe elektrony i pozytony w promieniowaniu kosmicznym, osiągające energię powyżej 40 teraelektronowoltów. Interesujący jest fakt, że tracą one dużą część swojej energii w trakcie podróży przez kosmos, co sugeruje, że ich źródło znajduje się relatywnie blisko Ziemi, zwłaszcza biorąc pod uwagę skale galaktyczne.

Akceleratory cząstek w naszym sąsiedztwie

Promienie gamma, które docierają do naszej planety, mogą dostarczyć cennych informacji na temat ich pochodzenia, ponieważ przemieszczają się przez przestrzeń kosmiczną bez większych zakłóceń. Natomiast sytuacja z naładowanymi cząstkami, zwanymi promieniami kosmicznymi, jest bardziej złożona. Obiekty te są pod działaniem pól magnetycznych obecnych w całym Wszechświecie, co skutkuje tym, że naładowane cząstki napływają z różnych kierunków.

Utrata energii na drodze do Ziemi jest istotnym problemem, szczególnie w przypadku najpotężniejszych elektronów i pozytonów, których energia przekracza 1 teraelektronowolt (TeV). Naukowcy, choć nie mogą dokładnie określić punktu ich pochodzenia, wskazują, że obecność naładowanych cząstek na naszej planecie sugeruje, że w okolicy istnieją potężne akceleratory promieniowania kosmicznego.

Rekordowe elektrony na horyzoncie

Zlokalizowane w Namibii observatorium H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic System) wykorzystuje swoje teleskopy do rejestrowania słabego promieniowania Czerenkowa, które powstaje w wyniku interakcji naładowanych cząstek z atmosferą Ziemi. Choć głównym celem obserwatorium jest wykrywanie promieni gamma, zebrane dane mogą również być użyte do identyfikacji elektronów promieniowania kosmicznego.

Analiza danych zgromadzonych przez dekadę z użyciem czterech 12-metrowych teleskopów H.E.S.S. wymagała najnowocześniejszych algorytmów, aby skutecznie oddzielić sygnał od szumów tła. Dzięki temu badacze mieli dostęp do unikalnego zestawu danych, który pozwolił im na wyodrębnienie informacji o elektronach osiągających poziom energii aż do 40 TeV. To odkrycie pomogło im zidentyfikować anomalie w rozkładzie energii tych cząstek.

Jeden z autorów badania, Kathrin Egberts z Uniwersytetu w Poczdamie, komentuje: "To znaczący rezultat, ponieważ możemy przypuszczać, że zmierzone elektrony prawdopodobnie pochodzą z kilku źródeł w bliskiej okolicy naszego Układu Słonecznego, oddalonych o zaledwie kilka tysięcy lat świetlnych. To znacznie krótszy dystans w porównaniu z wymiarami naszej Galaktyki."

W miarę postępu badań nad promieniowaniem kosmicznym, naukowcy zyskują coraz więcej informacji, które mogą pomóc nam lepiej zrozumieć nie tylko źródła tych energetycznych cząstek, ale także wyzwania, jakie niosą ze sobą w kontekście badania przestrzeni kosmicznej.