一項新的研究利用國際太空站上的CALorimetric電子望遠鏡（CALET）儀器的數據，發現了附近年輕的宇宙射線電子源的證據，有助於進一步了解星係作為一個整體是如何運作的。這項研究包括700多萬個數據點，代表了自2015年以來到達CALET探測器的粒子，而CALET探測最高能量電子的能力是獨一無二的。

一項新的研究利用國際太空站上的CALorimetric Electron Telescope（CALET）儀器近八年的數據，報告了比以往任何研究都要多的高能電子。對這些數據的仔細分析增強了人們對超新星殘骸內部宇宙射線電子加速過程的理解，並表明高能量宇宙射線電子有一個或多個本地（從宇宙角度來說）來源。資料來源：美國國家航空暨太空總署

因此，這些數據所包含的高能電子比以往任何工作都要多。這使得數據的統計分析更加穩健，並為宇宙射線電子存在一個或多個本地來源的結論提供了支持。

CALET與美國國家航空暨太空總署戈達德太空飛行中心（NASA Goddard Space Flight Center）合作，UMBC太空科學與技術中心的助理研究科學家尼古拉斯-坎納迪（Nicholas Cannady）是這項研究的負責人。他補充說：”有了這篇論文，我們才真正能夠進入我們很少有事件發生的領域，開始尋找最高能量的東西，這令人興奮。”

更了解銀河系

目前的理論認為，超新星（恆星爆炸）的餘波，即超新星殘骸會產生這些高能量電子，它們是一種特殊類型的宇宙射線。坎納迪解釋說，電子在離開其源頭後很快就會失去能量，因此到達CALET的稀有高能電子被認為來自相對較近（在宇宙尺度上）的超新星殘骸。

坎納迪說：『這項研究的結果』有力地表明，我們理解這些高能電子的範式是正確的，即它們來自超新星殘骸，而且它們是按照我們認為的方式加速的。這些發現讓我們了解了這些超新星殘骸中發生了什麼，並為我們更好地了解銀河系和銀河系中的這些來源提供了一種途徑”。

CALET是一個合作項目，由鳥居尚司領導的日本、義大利和美國的研究小組共同建造和運作。這項工作在日本的主要貢獻者是東京早稻田大學的Torii、Yosui Akaike 和Holger Motz，在美國的領導機構是路易斯安那州立大學。

新數據帶來新的宇宙射線源

先前的研究發現，隨著能量的增加，到達CALET 的電子數量穩定下降，最高可達約1 太伏（TeV），即1 兆電子伏特。能量較大時，到達CALET 的電子數量極少。但在這項研究中，CALET 並沒有出現預期的下降。相反，研究結果表明，在最高能量下，粒子的數量趨於平穩，甚至增加——在少數情況下甚至高達10 TeV。

先前的實驗只能測量大約4 TeV 以下的粒子，因此，本研究中最高能量的候選事件是有關附近潛在宇宙射線電子源的重要新資訊來源。坎納迪領導了對這些事件逐一進行分析的工作，以確認它們代表了一個真實的信號，對這些事件的深入研究即將展開。

應對挑戰

在高能量下很難區分電子和質子，而且到達的質子比電子多得多，這給精確分析帶來了挑戰。為了區分粒子，研究人員開發了一個程序，分析粒子撞擊探測器時是如何分解的。質子和電子的分解方式不同，因此比較它們在這個過程中產生的粒子級聯就可以過濾出質子。然而，在最高能量下，質子和電子之間的差異會減小，因此很難從數據中準確地只去除質子。

為了解決這個問題，坎納迪帶領CALET團隊努力模擬質子和電子的擊穿模式，這些質子和電子都來自每個高能量事件的確切方向。這提高了團隊盡可能準確地確定這些事件是電子還是質子的能力。

坎納迪說：”基於這項工作，我們相信我們正在以一種現實的方式評估事件是質子的可能性。經過仔細分析後，數據集中保留了足夠多的假定電子，因此可以斷定存在真實信號。”

挑戰極限

路易斯安那州立大學物理學教授、美國CALET 合作計畫負責人格雷戈里-古茲克（T. Gregory Guzik,）對數據的進一步分析表明，來自附近超新星殘骸三個最佳候選者的電子可以解釋高能到達。

Guzik分享道：”這些CALET觀測為在地球上測量來自特定附近超新星遺跡的物質提供了誘人的可能性。在國際太空站的整個壽命期間繼續進行CALET測量，將有助於揭示銀河系中相對論物質的起源和傳輸的新情況。”

對於坎納迪來說，”最令人興奮的部分是看到最高能量的東西。我們有一些高於10 TeV 的候選人–如果證實這些是真實的電子事件，那就真的是一把煙槍，可以清楚地證明附近有一個源，這基本上就是CALET 的初衷，因此能夠從事這項工作並最終獲得突破我們之前所見極限的結果，實在令人興奮。”