來自幾千光年外的最強高能量電子正在撞擊地球
地球不斷受到宇宙輻射的轟擊,其中大部分來自我們的太陽。 但其他來源,如類星體、超新星和伽瑪射線暴,也會發射極高能量的粒子。 現在,科學家已經確定了有史以來從太空中發射的最高能量的電子。

被認為是新探測到的高能量電子來源的脈衝星的藝術家印象圖美國國家航空航天局/戈達德太空飛行中心概念圖像實驗室
天文物理學家探測到有記錄以來能量最大的電子正向地球傾瀉。 這些宇宙射線的能量是可見光的數萬億倍,似乎來自離太陽系相對較近的一個強大源頭。
此能量以電子伏特(eV)為單位,1 eV 是指單一電子在加速一伏特時所獲得的動能。 宇宙射線中大多數電子的能量為幾百千兆電子伏特(GeV)。 但新探測到的破紀錄電子的能量卻高達驚人的40 太電子伏特(TeV)。 這相當於數萬億電子伏特。
這項發現是由一個團隊透過分析納米比亞HESS 天文台10 年來所收集的數據而得出的。 該設施以有趣的方式探測宇宙射線–當宇宙射線進入地球大氣層時,會與空氣中的原子和分子發生碰撞,並引發二次粒子雨。 這些粒子雨的具體構成可以揭示原始粒子的身份。

海斯天文台觀測納米比亞的天空薩賓-格洛古恩
帶電電子及其反物質對應物正電子只佔宇宙射線的1%左右,因此很難在其他粒子的背景雜訊中偵測到它們。 在這項新研究中,研究人員使用了新演算法,從HESS 資料集中更準確地過濾出它們。 這揭示了前所未有的高能量宇宙射線電子的範圍,一直高達40 TeV。
不幸的是,追溯宇宙射線電子的來源非常棘手。 當它們經過宇宙中的磁場時,它們到達我們身邊的路徑是彎曲的,所以當它們到達我們身邊時,它們基本上可能來自任何地方。
方向可能無法確定,但天文學家至少可以計算出它們走了多遠。 這些高能量粒子在太空中飛行的時間越長,耗散的能量就越多。 因此,研究團隊認為,大部分能量低於1 TeV 的電子可能來自一系列遙遠的天體。
但那些處於光譜高端的電子不可能飛行了很遠的距離,仍然擁有如此高的能量。 研究團隊計算出,這些電子一定來自我們太陽系幾千光年以內的地方。 用宇宙術語來說,這已經非常接近了。
研究小組說,最明顯的候選者是脈衝星–一種從兩極產生電磁輻射束的中子星。 可能只有一顆脈衝星,也可能是該距離內的幾顆脈衝星。
這項研究發表在《Physical Review Letters》雜誌。