Observatoriet opdager et dusin PeVatroner og fotoner, der overstiger 1 PeV, lancerer ultra-høj-energi gamma astronomi æra

Kinas Large High Altitude Air Shower Observatory (LHAASO) – en af ​​landets vigtigste nationale videnskabelige og teknologiske infrastrukturfaciliteter – har fundet et dusin ultrahøjenergi (UHE) kosmiske acceleratorer i Mælkevejen. Den har også detekteret fotoner med energier, der overstiger 1 peta-elektron-volt (quadrillion elektron-volt eller PeV), inklusive en på 1,4 PeV. Sidstnævnte er den højeste energifoton, der nogensinde er observeret.

Disse resultater vælter den traditionelle forståelse af Mælkevejen og åbner op for en æra med UHE gamma-astronomi. Disse observationer vil få folk til at genoverveje mekanismen, hvorved højenergipartikler genereres og udbredes i Mælkevejen, og vil opmuntre folk til at udforske mere dybt voldelige himmelfænomener og deres fysiske processer samt teste grundlæggende fysiske love under ekstreme forhold.

Disse opdagelser blev offentliggjort i tidsskriftet Natur den 17. maj. LHAASO International Collaboration, som ledes af Institute of High Energy Physics (IHEP) fra det kinesiske videnskabsakademi, afsluttet denne undersøgelse.

LHAASO-observatoriet er stadig under opbygning. De kosmiske acceleratorer - kendt som PeVatrons, da de accelererer partikler til PeV-området - og PeV-fotoner blev opdaget ved hjælp af den første halvdel af detektionsarrayet, som stod færdigt i slutningen af ​​2019 og fungerede i 11 måneder i 2020.

Fotoner med energier over 1 PeV blev detekteret i et meget aktivt stjernedannende område i stjernebilledet Cygnus. LHAASO detekterede også 12 stabile gammastrålekilder med energier op til omkring 1 PeV og betydninger af fotonsignalerne syv standardafvigelser større end den omgivende baggrund. Disse kilder er placeret på positioner i vores galakse, der kan måles med en nøjagtighed bedre end 0,3°. De er de lyseste Mælkevejens gammastrålekilder i LHAASOs synsfelt.

Selvom de akkumulerede data fra de første 11 måneders drift kun gjorde det muligt for folk at observere disse kilder, alle udsender såkaldte UHE-fotoner, dvs. gammastråler over 0,1 PeV. Resultaterne viser, at Mælkevejen er fuld af PeVatroner, mens den største accelerator på Jorden (LHC ved CERN) kun kan accelerere partikler til 0,01 PeV. Forskere har allerede fastslået, at kosmiske stråleacceleratorer i Mælkevejen har en energigrænse. Indtil nu, den forudsagte grænse var omkring 0,1 PeV, fører således til en naturlig afskæring af gammastrålespektret over det.

Men LHAASOs opdagelse har øget denne "grænse, " da spektrene for de fleste kilder ikke er afkortet. Disse resultater lancerer en æra for UHE gamma astronomisk observation. De viser, at ikke-termisk stråling himmellegemer, såsom unge massive stjernehobe, supernova-rester, pulsarvindtåger og så videre – repræsenteret af Cygnus stjernedannende områder og Krabbetågen – er de bedste kandidater til at finde UHE kosmiske stråler i Mælkevejen.

Gennem UHE gamma astronomi, et århundrede gammelt mysterium - oprindelsen af ​​kosmiske stråler - kan snart blive løst. LHAASO vil få videnskabsmænd til at genoverveje mekanismerne for højenergi-acceleration og udbredelse af kosmiske stråler i Mælkevejen. Det vil også give videnskabsfolk mulighed for at udforske ekstreme astrofysiske fænomener og deres tilsvarende processer, dermed muliggør undersøgelse af fysikkens grundlæggende love under ekstreme forhold.