Обнаружение космических лучей на Земле — задача невероятной сложности. Пространственные приборы с небольшой площадью улавливания не могут эффективно регистрировать редкие частицы. С другой стороны, наземные обсерватории сталкиваются с трудностями в разграничении ливней, вызванных электронами или позитронами, от гораздо более частых ливней, инициированных протонами и ядрами.
Обсерватория HESS (High Energy Stereoscopic System), расположенная в Намибии, играет ключевую роль в изучении космических лучей. Система из пяти крупных телескопов фиксирует излучение Черенкова, которое создается частицами и фотонами при их взаимодействии с атмосферой Земли. Хотя основная цель HESS заключается в изучении гамма-лучей, данные обсерватории используются также для анализа электронов космических лучей (CRe).
В рамках коллаборации HESS был проведен самый масштабный на сегодняшний день анализ данных, связанный с CRe. Ученые внедрили новые алгоритмы, которые позволяют эффективно фильтровать фоновые шумы и выделять электроны космических лучей. Это позволило получить уникальный статистический массив данных, охватывающий энергетические диапазоны до 40 ТэВ.
Анализ данных позволил ученым сделать важные выводы о происхождении высокоэнергетических частиц. Было установлено, что электроны космических лучей происходят из небольшого числа источников, находящихся в непосредственной близости от Солнечной системы — на расстоянии не более нескольких тысяч световых лет. Этот результат подтверждает, что изучение локальных ускорителей частиц может дать ключ к пониманию процессов, происходящих в масштабах всей галактики.
Катрин Эгбертс из Потсдамского университета отметила, что измеренные электроны, скорее всего, происходят из источников, расположенных в радиусе нескольких тысяч световых лет. Это подчеркивает их локальную природу, в отличие от глобального распространения по галактике.
Профессор Хофманн из Института ядерной физики Макса Планка добавляет: «Эти измерения не только заполняют пробелы в наших знаниях, но и остаются эталоном для будущих исследований». Его коллега, Матье де Наруа из CNRS, отмечает, что низкие потоки электронов в высоких энергетических диапазонах подчеркивают ограничения существующих методов изучения космических лучей.
Ученые также обнаружили резкий разрыв в энергетическом распределении электронов космических лучей. Это свидетельствует о том, что их источники обладают мощными ускорительными процессами, которые до сих пор не были изучены в полной мере.