天文学者はこれまでに観測された中で最も高エネルギーの宇宙線を検出した

10 年にわたる綿密なデータ収集の後、科学者たちは ヘス天文台 (高エネルギー立体視システム）、 意味 “高エネルギー立体視システム」そしてナミビアにあるということで、彼らは画期的な発見をしました。彼らはこれまで観察された中で最も高エネルギーの宇宙電子を検出し、その理解に新たな道を切り開きました。 宇宙。

宇宙線、1912年にオーストリアの物理学者によって初めて報告された ビクター ヘスは、電離放射線の探査を目的とした一連の気球上昇後に発見され、電離放射線は最初に検電器で検出された。しかし、標高5,300メートルに到達すると、 ヘス 宇宙からの高エネルギー粒子の天然源が明らかになりました。 今日、私たちはこれらの粒子を宇宙線と呼んでいます。

さて、 HESS 研究者 彼らは、これまでで最も高いエネルギーの電子と陽電子（陽電子は、電子の質量を持ちながら陽子のように正に帯電しているため、電子の「反対」のようなものです）を検出できたことに興奮しています。これらは、宇宙の高エネルギー放射線。 この発見は、膨大な量のエネルギーを放出する極端な宇宙プロセスの具体的な証拠を提供するため、興味深いものです。。

«宇宙線は何世紀にもわたって謎でした。これらの宇宙線を理解することで、最も暴力的な現象、つまり爆発する星、中性子星やパルサーなどの巨大な重力場と電磁場を持つ非常にコンパクトな物体、大変動の合体やブラックホールにしばしば関連する宇宙の大型粒子加速器を明らかにすることができます。“、 言った ノーロワのマシュー、フランス国立科学研究センターの研究者、HESS コンソーシアムの副所長

興味深いのは、このエネルギーレベルの電子はすぐにエネルギーを失うため、研究チームは電子が比較的近い領域から来たに違いないと考えていることです。 」私たちの太陽系の近くには、非常に効率的な宇宙電子加速器があります。“、 言った ド・ノーワ。 «数百光年以内にたくさんの星があり、最も近いものは通常地球から 2 光年離れています。したがって、この領域には、これらの電子の源である可能性のあるパルサーや超新星残骸などの「死んだ星」も存在すると予想されます。»。

数テラ電子ボルトのエネルギーを持つこれらの高エネルギー電子と陽電子の検出 – 地球上の粒子加速器が達成できるよりも高い – これは 2 つの理由から特に困難でした。

まず最初に、銀河磁場により電子は直線的な経路から外れ、一見ランダムな方向から地球に到着します。第二に、宇宙船は小さすぎるため、これらの粒子を十分に捕捉できません。これは、宇宙における粒子エネルギーの不均一な分布が原因の一部です。

言い換えれば、宇宙線源は粒子を徐々に加速し、高エネルギーの粒子はその系から逃げ出す可能性が高くなります。より高いエネルギーに到達するには時間がかかるため、低エネルギーの粒子が豊富になり、より高いエネルギー レベルの粒子は徐々に少なくなります。 」高エネルギーでは、宇宙線束は急速に減少するため、宇宙船は宇宙線をほとんど収集できません。」と説明した ド・ノーワ。

向こう側ではしかし、間接的に宇宙線を検出する地上の望遠鏡は、宇宙線電子を、地球の大気に衝突する無数の他の種類の宇宙線から区別することが困難です。 」対照的に、HESS には非常に有用な領域があり、電子スペクトルの高エネルギー部分の研究に特に適しています。“、 言った ド・ノーワ。

の ヘス天文台は、サッカー場ほどの面積に広がる 5 台の大型望遠鏡で構成されており、大気中の雨を記録するように設計されています。 チェレンコフ放射線を放出する。この放射線は、高エネルギー粒子が地球の大気と衝突し、望遠鏡で検出して分析できる粒子のシャワーを生成するときに発生します。

その主な目的はガンマ線を検出し、その発生源を見つけることですが、研究チームはデータをこれらの高エネルギー宇宙線電子を探すために再利用しました。 」ここで使用されるアルゴリズムは、事前に計算されたモデルとカメラでキャプチャされた画像の間の高度な統計モデリング、特に確率分析を使用したピクセルごとの比較に基づいています。“、 言った ド・ノーワ。

当初、このアルゴリズムはガンマ線とほとんど変わらない電子を検出するように適応されていました。 また、電子をバックグラウンド信号から区別できなければなりませんでした。。また、データには電子がまれであるため、より厳格な基準を適用して他の宇宙線粒子を拒否するようにアルゴリズムを調整する必要がありましたが、その結果、検出される電子も少なくなってしまいました。

精度を高めるために、「それぞれの望遠鏡観測は徹底的にシミュレートされ、機器がどのように動作するかをより深く理解できるようになりました。“、 言った ド・ノーワ。

これにより、宇宙線電子の分析のための比類のない統計データセットが得られました。研究チームは、電子エネルギースペクトルが少なくとも40TeVまで広がっていることを確認した。これは、地球上にある加速器のエネルギー検出能力の400倍である。 1TeV付近のスペクトルの鋭い「切れ目」は、このエネルギーの電子が天の川銀河内で急速にエネルギーを失っていることを示しており、電子が比較的近くの発生源から来ていることを示唆しているとド・ノーロワ氏は述べた。

この切れ目の鋭さは、ほんの少数、あるいはおそらくたった 1 つの宇宙源がこれらの電子の原因であることを示唆しています。複数のソースが関与している場合、スペクトルはより滑らかになり、さまざまなエネルギー レベルでブレイクが発生します。最良の候補は、比較的古い超新星または WR 星からの強い恒星風です。 [οι γυμνοί πυρήνες αρχικά ογκωδών άστρων των οποίων το αρχικό περίβλημα πλούσιο σε υδρογόνο έχει αφαιρεθεί από τους αστρικούς ανέμους]しかし、他の可能性も排除できません。

研究チームは、彼らの分析は重要なデータを提供するだけでなく、将来の研究のベンチマークとして役立つ証拠も提供すると述べています。

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