دانشمندان پرانرژی‌ترین الکترون‌های کیهانی را شناسایی کردند
اخترفیزیکدانان پرانرژی‌ترین الکترون‌هایی را که تاکنون روی زمین باریده‌اند، شناسایی کرده‌اند. این پرتوهای کیهانی تریلیون‌ها برابر نور مرئی، انرژی دارند و ظاهراً از منبعی قدرتمند و نسبتاً نزدیک به منظومه شمسی ما می‌آیند.
زمین به‌طور مداوم تحت بمباران تابش کیهانی قرار دارد که بیشتر آن از خورشید خودمان است. اما منابع دیگری مانند «کوازارها»، «سوپرنواها» و انفجارهای پرتو گاما نیز می‌توانند ذراتی با انرژی‌های بسیار بالا شلیک کنند. اکنون دانشمندان پرانرژی‌ترین الکترون‌هایی را که از فضا مشاهده شده است، شناسایی کرده‌اند.
انرژی پرتوهای کیهانی با یکای الکترون‌ولت (eV) اندازه‌گیری می‌شو. یک eV مقدار انرژی جنبشی است که یک الکترون واحد، هنگام شتاب‌گرفتن توسط یک ولت اختلاف پتانسیل به‌دست می‌آورد. بیشتر الکترون‌ها در پرتوهای کیهانی دارای انرژی‌های چند صد گیگالکترون‌ولت (GeV) هستند. اما انرژی رکوردشکنان جدیدی که شناسایی شده‌اند، تا ۴۰ تراهرتز (TeV) اندازه‌گیری شده‌اند. این مقدار معادل تریلیون‌ها eV است.
به‌گزارش نیواطلس، کشف جدید توسط تیمی انجام شد که به مدت ۱۰ سال داده‌های رصدخانه HESS در نامیبیا را تحلیل کردند. این تأسیسات به شیوه‌ای جالب پرتوهای کیهانی را شناسایی می‌کند؛ زمانی که آنها وارد جو زمین می‌شوند، با اتم‌ها و مولکول‌های موجود در هوا برخورد و بارش ذرات ثانویه‌ای را ایجاد می‌کنند. ترکیب خاص این بارش‌ها می‌تواند هویت ذره اصلی را فاش کند.
الکترون‌های باردار (و پوزیترون‌ها، همتایان ضد ذره آنها) تنها حدود یک درصد از پرتوهای کیهانی را تشکیل می‌دهند، بنابراین تشخیص آنها در میان نویز پس‌زمینه‌ی سایر ذرات دشوار است. محققان برای مطالعه جدید، از الگوریتم‌های جدیدی استفاده کردند تا آنها را با دقت بیشتری از مجموعه داده‌های HESS تشخیص دهند. این تلاش، طیفی از الکترون‌های پرتو کیهانی با انرژی بالاتر در حد ۴۰ TeV را که هرگز دیده نشده بود، آشکار کرد.
ردیابی منبع الکترون‌های پرتو کیهانی دشوار است؛ زیرا مسیر آنها به سمت ما در حین عبور از میدان‌های مغناطیسی در کیهان خم می‌شود. بنابراین زمانی که به ما می‌رسند، ممکن است از هر جایی آمده باشند.
هرچه فاصله‌ای که الکترون طی می‌کند بیشتر باشد، انرژی کمتری را با خود به زمین خواهد آورد
جهت ممکن است نامشخص باشد، اما ستاره‌شناسان حداقل می‌توانند بفهمند که الکترون‌ها چه مسافتی را طی کرده‌اند. هرچه این ذرات پرانرژی بیشتر در فضا حرکت کنند، انرژی بیشتری از دست می‌دهند. از این رو، تیم تحقیقاتی می‌گوید که اکثریت الکترون‌ها با انرژی‌های زیر یک TeV احتمالاً از مجموعه‌ای از اجسام دوردست آمده‌اند.
اما آن‌هایی که در انتهای طیف قرار دارند نمی‌توانسته‌اند، خیلی دور سفر کرده باشند تا آن مقدار انرژی را داشته باشند. تیم محاسبه کرد که این الکترون‌ها باید از منبعی در فاصله چند هزار سال نوری از منظومه شمسی ما آمده باشند. در مقیاس کیهانی، این فاصله واقعاً نزدیک است.
تیم پژوهشی می‌گوید واضح‌ترین کاندیدای موردنظر برای الکترون‌ها یک «تپ‌اختر» است؛ نوعی ستاره نوترونی که پرتوهای تابش الکترومغناطیسی را از قطب‌های خود تولید می‌کند. ممکن است یک یا چندین تپ‌اختر در فاصله کم، مسئول تولید این پرتوها باشند.
یافته‌های محققان در مجله Physical Review Letters منتشر شده است.