تبدو السماء ليلًا هادئة، لكن في الحقيقة تمر عبرنا باستمرار جسيمات غير مرئية — الأشعة الكونية. من بينها إلكترونات ونقيضاتها، البوزيترونات. عندما تصطدم هذه الجسيمات بكاشفات على أقمار صناعية أو بالونات، تسجل الأجهزة طاقتها. وهنا تبدأ المعضلة: على الرسم البياني حيث يمثل المحور الأفقي الطاقة والمحور الرأسي عدد الجسيمات، لا نرى خطوطًا ناعمة بل انكسارات وتحدبات. وكأن شخصًا ما أضاف إلى التدفق العام جسيمات إضافية بطاقات محددة.
لفهم الأمر، بنى الباحثون نموذجًا تفترض فيه الإلكترونات الكونية مصدرين. الأول هو خلفية منتشرة: جسيمات تتجول في المجرة وتكتسب طاقة تدريجيًا من انفجارات المستعرات العظمى. والثاني هو أجسام قريبة محددة، مثل النجوم النابضة. النجم النابض هو نجم نيوتروني سريع الدوران يرسل حزمًا من الإشعاع كمنارة. بالقرب من هذه المنارة، يمكن أن تتسارع الإلكترونات إلى سرعات هائلة. حسب العلماء كيف تطير هذه الجسيمات إلينا، فاقدة طاقتها على طول الطريق بسبب التفاعل مع الضوء والحقول المغناطيسية.
اتضح أنه إذا أخذنا في الاعتبار ليس فقط التدفق المستمر من النجم النابض، بل أيضًا الانبعاثات اللحظية المحتملة، يمكننا إعادة إنتاج تلك الانكسارات في الطيف. بيانات القمر الصناعي الصيني DAMPE مثيرة للاهتمام بشكل خاص، حيث قاس طاقات تصل إلى عدة تريليونات إلكترون-فولت — وهذا أكبر بآلاف المرات من طاقة الجسيمات في مصادم الهادرونات الكبير. النموذج مع النجوم النابضة القريبة يصف هذه النقاط جيدًا. إذن، لتفسير هذه الظاهرة لا نحتاج إلى فرضيات حول اضمحلال المادة المظلمة أو عمليات غريبة أخرى — تكفي المصادر الفيزيائية الفلكية العادية.
هذا النهج يساعد في التمييز بين «العادي» و«غير العادي». إذا أظهرت البيانات المستقبلية انكسارًا لا يتوافق مع نموذج النجوم النابضة، فسيكون ذلك إشارة للبحث عن ظواهر فيزيائية جديدة. وفي الوقت الحالي، تواصل السماء الليلية إرسال رسائلها المشفرة إلينا، ونحن نتعلم قراءتها.
طاقة أسرع الإلكترونات الكونية يمكن أن تتجاوز بمليارات المرات طاقة الجسيمات في المسرعات الطبية، لكنها تولد بشكل طبيعي في محيط النجوم النابضة.