❝天文学家们利用位于纳米比亚的HESS望远镜阵列，探测到了迄今为止能量最高的宇宙射线电子。
那么，这些超高能电子究竟来自何方？它们又意味着什么？
宇宙射线的面纱
宇宙射线是来自宇宙深处的高能粒子，主要包括质子和电子。
自上世纪初被发现以来，它们的来源一直是天文学和物理学界的研究热点。由于这些粒子在宇宙中穿行，会受到磁场的偏转，因此追踪它们的源头异常困难。
为了解答这一谜题，科学家们借助了位于非洲纳米比亚的高能立体视系统（HESS）。
该系统由一个28米和四个12米的“光收集器”组成，专门用于探测当高能粒子与地球大气相互作用时产生的极短暂且微弱的切伦科夫辐射闪光。
通过统计大量的数据，科学家们能够区分出由质子和电子引发的事件。这需要对大气中的物理过程和望远镜探测器的响应进行精确的计算机模拟。
打破纪录的超高能电子
在对2003年至2015年间累计2728小时的观测数据进行深入分析后，研究团队最终识别出了265574个可能由电子（或其反粒子正电子）引发的事件，其能量范围在0.3至40太电子伏（TeV）之间。
值得注意的是，这些电子的最高能量达到了40 TeV，是目前人类最强大的粒子加速器所能达到能量的三倍。
高能物理学家哈姆·舒尔默（Harm Schoorlemmer）评价道：“这是一项非常困难的分析，但他们的结果令人信服。”
近在咫尺的宇宙之谜
那么，这些超高能电子从何而来？
研究显示，这些电子必须来源于距离我们不超过几千光年的“宇宙后院”。这是因为电子的能量越高，它们通过与光子和磁场的相互作用损失能量的速度就越快。
可能的候选者包括超新星遗迹和脉冲星风星云等高能天体。然而，由于宇宙磁场会使带电粒子的路径发生偏转和混淆，我们无法直接定位这些电子的具体来源。
通过研究电子的能量分布，科学家们发现，在大约1 TeV以上，电子数量的下降速度显著加快。
这种陡峭的光谱断裂暗示了这些高能电子可能只来自于少数几个，甚至是单一的近邻源。如果有更多的源头，它们的贡献会使得光谱特征变得平滑而不明显。
为了进一步揭开这些高能电子的来源之谜，未来的观测设施如正在智利北部和加那利群岛建设的切伦科夫望远镜阵列（CTA）将发挥关键作用。CTA将提供更精确的数据，使科学家们更容易区分电子、质子和伽马射线的背景噪声。
哈姆·舒尔默补充道：“CTA将提供更好的统计数据，这将使得我们更容易消除质子和伽马射线的干扰，从而深入了解发生了什么。”
来源：https://skyandtelescope.org/astronomy-news/ultra-energetic-electrons-from-our-astronomical-backyard/
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