Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Astronomi

Ultra-høj-energi gammastråler stammer fra pulsar-tåger

Efter at have opdaget ni ultra-højenergi gammastrålekilder i 2020, forskere ved High Altitude Water Cherenkov Observatory (HAWC) udnyttede anlæggets brede synsfelt og undersøgelsesmuligheder til at fastslå, at regionerne omkring kraftige pulsarer universelt udsender ultra-højenergi gammastråler. Kredit:Instituto Nacional de Astrofísica, Optisk og elektronik

Opdagelsen af, at stjernetågerne, der omgiver de kraftigste pulsarer, pumper ud med ultrahøjenergi gammastråler, kunne omskrive bogen om strålernes galaktiske oprindelse. Pulsarerne roterer hurtigt, stærkt magnetiserede kollapsede stjerner omgivet af tåger drevet af vinde genereret inde i pulsarerne.

"Vi udnyttede det brede synsfelt og undersøgelsesmulighederne ved High Altitude Water Cherenkov Observatory (HAWC) til at søge rundt i en samling af kraftige pulsarer. Vi fandt væsentlige beviser for, at ultrahøj-energi gammastråleemission er en universel funktion fundet i nærheden af ​​disse objekter, " sagde Kelly Malone, en astrofysiker i Nuclear and Particle Physics and Applications-gruppen ved Los Alamos National Laboratory og hovedforfatter af HAWC Collaborations nye undersøgelse af gammastråling fra pulsarer.

HAWC-samarbejdet omfatter mere end 100 internationale forskere. Malone udviklede gammastråleenergiestimeringsalgoritmen, der bruges i papiret, og ledede hele analysen.

Konventionel visdom havde tilskrevet ultrahøjenergi (mere end 56 teraelektronvolt) gammastråleemissioner til kilder til neutrinoer og gammastråler kaldet PeVatrons, som er forbundet med denne acceleration af ladede kosmiske stråler til petaelectronvolt-energier. Energierne er omkring fem gange højere end dem, der produceres af acceleratorer på Jorden. Dette kom på tale, da i 2020, HAWC Collaboration udgav et katalog over ni gammastrålekilder, der udsender over 56 teraelektronvolt. Det er det højeste energikatalog over astrofysiske kilder, der nogensinde er produceret. Holdet var overrasket over at opdage, at alle de opdagede kilder var tæt på de mest kraftfulde pulsarer, der nogensinde er observeret.

I det nye blad, holdet søgte efter ultra-højenergi gammastrålesignaler nær ekstremt kraftige pulsarer.

"Vi finder ud af, at emission med ultrahøj energi ser ud til at være en generisk egenskab for disse objekter. Gammastrålerne er sandsynligvis skabt af interaktioner i pulsarvinden. Dette giver os mulighed for at skabe et mere fuldstændigt billede af, hvordan de mest energiske gammastråler nogensinde er blevet opdaget er skabt i vores galakse, " sagde Malone. "Nu hvor vi ved, at pulsarvindtåger udsender disse energier, vi kan fokusere på at opdage flere af dem med længere søgninger og mere følsomme eksperimenter."

HAWC Collaboration konstruerede for nylig en opgradering til detektoren, der er mere følsom over for gammastråler med højeste energi. Derudover det planlagte Southern Wide-field Gamma-ray Observatory (SWGO) eksperiment vil være ekstremt følsomt over 50 teraelektronvolt og vil være i stand til at udføre detaljerede undersøgelser af emissioner forbundet med pulsarer.

HAWC-observatoriet er sammensat af en række vandfyldte tanke højt på flankerne af Sierra Negra-vulkanen i Puebla, Mexico, hvor den tynde atmosfære giver bedre betingelser for at observere gammastråler. Når gammastråler rammer molekyler i atmosfæren, producerer de byger af energiske partikler. Når nogle partikler i kosmiske strålebrusere rammer vandet inde i HAWC-detektortankene, de producerer lysglimt kaldet Cherenkov-stråling. Ved at studere disse Cherenkov-glimt, forskere rekonstruerer kilderne til partikelbygerne for at lære om de partikler, der forårsagede dem.

Papiret, "Bevis på, at ultrahøjenergi-gammastråler er en universel funktion nær kraftfulde pulsarer, " er offentliggjort i The Astrophysical Journal Letters .


Varme artikler