Высоко на Тибетском плато ученые измерили самый энергичный свет из когда-либо виденных. Эти фотоны были гамма-лучами с энергией, превышающей 100 триллионов электронвольт - один даже имел почти 500 триллионов электронвольт энергии. Ранее были замечены только фотоны с десятками триллионов электронвольт.
Ученые обнаружили, что фотоны произошли из Крабовидной туманности, пульсара или мощного вращающегося остатка сверхновой на расстоянии 6523 световых года.
Новые результаты были обнаружены с помощью части Tibetan Air Shower Array - эксперимента, в котором используются детекторы на 4 миллиона квадратных футов (36 900 квадратных метров) для поиска частиц высокой энергии, таких как космические лучи и гамма-лучи. Когда такие частицы попадают в верхние слои атмосферы, они создают потоки вторичных субатомных частиц, которые обнаруживает массив. Обдуваемый воздух над массивом, который стоит на 14 100 футах (4300 метров) над уровнем моря, позволяет большему количеству вторичных частиц попадать на землю.
Изучая ливни вторичных частиц, называемых мюонами, ученые смогли работать в обратном направлении, чтобы выяснить энергию и происхождение входящих гамма-лучей, которые вызвали ливни. В новой статье, принятой 13 июня к Physical Review Letters, астрономы, изучающие эти дожди в Крабовидной туманности, сообщили о 24 событиях, вызванных фотонами с энергией выше 100 триллионов электронвольт. Для сравнения, частицы видимого света от нашего Солнца имеют энергию всего в несколько электронвольт.
«Это очень, очень важный результат», - сказал Live Science Феликс Ааронян, профессор Дублинского института перспективных исследований, который не был связан с новой работой. «Это в значительной степени соответствует ожиданиям и может иметь много последствий, потому что теперь это экспериментальные результаты, а не только теоретические предположения».
Результаты специально помогают ученым понять, как создаются такие высокоэнергетические фотоны и есть ли предел тому, сколько энергии они могут иметь. Ученые предположили, что в этом случае гамма-лучи были ускорены с помощью процесса, известного как обратное комптоновское рассеяние. Во время этого процесса электроны сверхвысоких энергий отскакивают от фотонов с более низкой энергией, давая фотонам огромную энергию. Эти электроны в Крабовидной туманности могли рассеять низкоэнергетические фотоны от космического фонового излучения - часть первого света Вселенной.
«Мы знали, что Крабовидная туманность является уникальным источником во вселенной», - сказал Ааронян в интервью Live Science. «Теперь мы видим, что да, электроны в Крабовидной туманности ускоряются до 1000 триллионов электронвольт».
Ударные волны в магнитной среде в туманности, вероятно, ответственны за ускорение электронов до таких экстремальных энергий. Если это подтвердится, это добавит Крабовидную туманность к паре других предполагаемых пульсаров в центре галактической мысли, способных ускорить электроны до такой степени.
