Wysoko na płaskowyżu tybetańskim naukowcy zmierzyli najbardziej energetyczne światło, jakie kiedykolwiek widzieliśmy. Fotony te były promieniami gamma o energii przekraczającej 100 trylionów elektronowoltów - jeden miał nawet prawie 500 trylionów elektronowoltów energii. Wcześniej widziały tylko fotony z dziesiątkami trylionów elektronowoltów.
Naukowcy odkryli, że fotony pochodzą z Mgławicy Kraba, pulsara lub potężnej wirującej pozostałości supernowej oddalonej o 6523 lat świetlnych.
Nowe wyniki odkryto w ramach części tybetańskiej matrycy prysznicowej, eksperymentu wykorzystującego detektory 4 milionów stóp kwadratowych (36.900 metrów kwadratowych) do wyszukiwania cząstek o wysokiej energii, takich jak promienie kosmiczne i promieniowanie gamma. Kiedy takie cząstki uderzają w górną atmosferę, wytwarzają deszcze wtórnych cząstek subatomowych, które wykrywa układ. Zdyscyplinowane powietrze nad układem, który znajduje się na wysokości 14100 stóp (4300 metrów) nad poziomem morza, pozwala większej ilości cząstek wtórnych dotrzeć do ziemi.
Badając prysznice cząstek wtórnych zwanych mionami, naukowcy byli w stanie pracować wstecz, aby ustalić energię i pochodzenie nadchodzących promieni gamma, które spowodowały deszcze. W nowej pracy, przyjętej 13 czerwca do Physical Review Letters, astronomowie badający prysznice Mgławicy Kraba zgłosili 24 zdarzenia spowodowane przez fotony o energii powyżej 100 trylionów elektronowoltów. Dla porównania cząsteczki światła widzialnego z naszego Słońca mają energię kilku elektronowoltów.
„To bardzo, bardzo ważny wynik” - powiedział Live Science Felix Aharonian, profesor z Dublin Institute for Advanced Studies, który nie był zaangażowany w nową pracę. „W dużej mierze zgadza się z oczekiwaniami i może mieć wiele implikacji, ponieważ teraz są to wyniki eksperymentalne, a nie tylko teoretyczne spekulacje”.
Wyniki w szczególności pomagają naukowcom zrozumieć, w jaki sposób powstają takie fotony o wysokiej energii i czy istnieje limit ich ilości. Naukowcy spekulowali, że w tym przypadku promienie gamma zostały przyspieszone w procesie znanym jako rozpraszanie Inverse Compton. Podczas tego procesu elektrony o bardzo wysokiej energii odbijają się od fotonów o niższej energii, dając fotonom ogromną energię. Te elektrony w Mgławicy Kraba mogły rozproszyć fotony o niskiej energii z kosmicznego promieniowania tła - niektóre z pierwszych świateł wszechświata.
„Wiedzieliśmy, że Mgławica Kraba była wyjątkowym źródłem we wszechświecie” - powiedział Aharonian Live Science. „Teraz widzimy, że tak, elektrony w Mgławicy Kraba są przyspieszane do 1000 trylionów elektronowoltów”.
Fale uderzeniowe w środowisku magnetycznym mgławicy prawdopodobnie odpowiadają za przyspieszenie elektronów do tak ekstremalnych energii. Jeśli to potwierdzone, dodałoby to Mgławicę Kraba do zaledwie kilku innych proponowanych pulsarów w centrum galaktyki, które mogą przyspieszać elektrony do tego stopnia.
