Najbardziej energetyczne promienie kosmiczne w historii odkryte na Ziemi!

 

Te wyjątkowe promienie, składające się z elektronów i ich antycząstek - pozytonów, zostały zaobserwowane przy energiach sięgających aż 40 teraelektronowoltów (TeV), co stanowi wartość 40 000 razy większą niż energia światła widzialnego. To odkrycie jest tym bardziej fascynujące, że promienie kosmiczne tracą energię podczas podróży przez przestrzeń kosmiczną, wchodząc w interakcje ze światłem i polami magnetycznymi. Oznacza to, że źródła tak energetycznych cząstek muszą znajdować się względnie blisko Ziemi.

 

Jak wyjaśnia dr Kathrin Egberts, kierownik fizyki cząstek astrofizycznych na Uniwersytecie w Poczdamie i główna autorka badania, wykryte promienie najprawdopodobniej pochodzą z zaledwie kilku źródeł znajdujących się w odległości maksymalnie kilku tysięcy lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego. W skali galaktycznej to naprawdę niewielka odległość, biorąc pod uwagę, że Droga Mleczna ma średnicę około 100 000 lat świetlnych.

 

Promienie kosmiczne są cząstkami o wysokiej energii, które mogą być produkowane przez różne źródła - od Słońca, poprzez eksplozje supernowych, aż po szybko wirujące gwiazdy neutronowe zwane pulsarami. Gdy docierają do górnych warstw atmosfery ziemskiej, rozbijają się, tworząc kaskady cząstek wtórnych, które można wykryć na powierzchni Ziemi. Jednak rekonstrukcja pierwotnych promieni na podstawie tych "deszczów cząstek" jest zadaniem niezwykle skomplikowanym i wymagającym.

 

Do wykrycia elektronów promieni kosmicznych naukowcy wykorzystali obserwatorium HESS, składające się z pięciu 12-metrowych teleskopów zlokalizowanych na wyżynie Khomas w Namibii. Przez dekadę teleskopy te poszukiwały w górnych warstwach atmosfery subtelnych śladów promieniowania Czerenkowa, powstającego w śladzie szybko poruszających się promieni. Zjawisko to można porównać do fali uderzeniowej powstającej, gdy samolot przekracza prędkość dźwięku - w tym przypadku cząstka poruszająca się w ośrodku spowalniającym światło szybciej niż samo światło wytwarza charakterystyczną, słabą niebieską poświatę.

 

Dzięki zaawansowanym algorytmom odfiltrowującym szumy, naukowcom udało się stworzyć bezprecedensowo szczegółowe spektrum energetyczne promieni docierających do Ziemi. Mathieu de Naurois z francuskiego Narodowego Centrum Badań Naukowych w Paryżu podkreśla, że ilość tych promieni drastycznie maleje przy wyższych skalach energii, co oznacza, że mniejszym detektorom kosmicznym trudno będzie znaleźć je w wystarczającej liczbie. Jednak obecność szczególnie energetycznych cząstek jednoznacznie wskazuje, że przynajmniej niektóre ze źródeł tych promieni znajdują się blisko naszej planety.

 

Odkrycie to nie tylko dostarcza danych w kluczowym i dotychczas niezbadanym zakresie energii, wpływając na nasze rozumienie lokalnego sąsiedztwa kosmicznego, ale prawdopodobnie pozostanie punktem odniesienia dla przyszłych badań przez kolejne lata.