In alto sull'altopiano tibetano, gli scienziati hanno appena misurato la luce più energetica mai vista. Questi fotoni erano raggi gamma con energie che superavano i 100 trilioni di elettronvolt - uno aveva persino quasi 500 trilioni di elettronvolt di energia. In precedenza, erano stati visti solo fotoni con decine di trilioni di elettronvolt.
Gli scienziati hanno scoperto che i fotoni si erano originati nella Nebulosa del Granchio, una pulsar o un residuo di supernova rotante potente distante 6.523 anni luce.
I nuovi risultati sono stati scoperti con una parte della Tibetan Air Shower Array, un esperimento che utilizza 36.900 metri quadrati di rilevatori per cercare particelle ad alta energia come i raggi cosmici e i raggi gamma. Quando tali particelle colpiscono l'atmosfera superiore, creano docce di particelle subatomiche secondarie che l'array rileva. L'aria rarefatta sopra l'array, che si trova a 14.100 piedi (4.300 metri) sul livello del mare, consente a più particelle secondarie di raggiungere il suolo.
Studiando le docce di particelle secondarie chiamate muoni, gli scienziati sono stati in grado di lavorare all'indietro per capire l'energia e l'origine dei raggi gamma in arrivo che hanno causato le docce. In un nuovo articolo accettato il 13 giugno per Physical Review Letters, gli astronomi che studiavano queste docce Nebulosa del Granchio hanno riportato 24 eventi causati da fotoni con energie superiori a 100 trilioni di elettronvolt. In confronto, le particelle di luce visibile del nostro sole hanno solo un'energia di pochi elettronvolt.
"È un risultato molto, molto importante", ha detto a Live Science Felix Aharonian, professore presso l'Istituto di studi avanzati di Dublino, che non era coinvolto nel nuovo lavoro. "È in larga misura d'accordo con le aspettative e potrebbe avere molte implicazioni perché ora sono risultati sperimentali, non solo speculazioni teoriche".
I risultati aiutano specificamente gli scienziati a capire come vengono creati tali fotoni ad alta energia e se esiste un limite a quanta energia possono avere. Gli scienziati hanno ipotizzato che in questo caso i raggi gamma fossero stati accelerati attraverso un processo noto come scattering Inverse Compton. Durante questo processo, gli elettroni ad altissima energia rimbalzano su fotoni di energia inferiore, dando ai fotoni un'energia straordinaria. Questi elettroni nella Nebulosa del Granchio potrebbero aver sparso fotoni a bassa energia dalla radiazione cosmica di fondo - parte della prima luce dell'universo.
"Sapevamo che la Nebulosa del Granchio era una fonte unica nell'universo", ha detto Aharonian a Live Science. "Ora vediamo che sì, gli elettroni nella Nebulosa del Granchio sono accelerati fino a 1.000 trilioni di elettronvolt."
Le onde d'urto nell'ambiente magnetico nella nebulosa sono probabilmente responsabili dell'accelerazione degli elettroni a energie così estreme. Se confermato, ciò aggiungerebbe la Nebulosa del Granchio a solo un paio di altre pulsar proposte al centro della galassia ritenute in grado di accelerare gli elettroni a questo livello.
