La figura de la izquierda muestra que el experimento Tíbet ASgamma observó los rayos gamma de mayor energía más allá de los 100 Teraelectrones voltios (TeV) de la Nebulosa del Cangrejo con bajo ruido de fondo. la marca de la cruz indica la posición del púlsar Cangrejo. Y la figura de la derecha muestra la Nebulosa del Cangrejo tomada por el Telescopio Hubble Crédito:NASA
El experimento Tíbet ASgamma, un proyecto de investigación conjunto China-Japón, ha descubierto los rayos gamma cósmicos de mayor energía jamás observados desde una fuente astrofísica; en este caso, la Nebulosa del Cangrejo. El experimento detectó rayos gamma que van desde> 100 Teraelectron voltios (TeV) (Figura 1) a un estimado de 450 TeV. Previamente, la energía de rayos gamma más alta jamás observada fue de 75 TeV por el telescopio HEGRA Cherenkov.
Los investigadores creen que los rayos gamma más energéticos observados por el experimento Tíbet ASgamma fueron producidos por la interacción entre electrones de alta energía y radiación de fondo de microondas cósmica. Radiación remanente del Big Bang.
La Nebulosa del Cangrejo es un famoso remanente de supernova en la constelación de Tauro. Se observó por primera vez como una explosión de supernova muy brillante en 1054 d.C. (ver Figura 1). Se señaló en las historias oficiales de la dinastía Song en la antigua China, así como en Meigetsuki, escrito por el poeta japonés del siglo XII Fujiwara no Teika. En la era moderna La Nebulosa del Cangrejo se ha observado utilizando varios tipos de ondas electromagnéticas, incluidas ondas ópticas y de radio, Rayos X y rayos gamma.
El experimento Tibet ASgamma ha estado operando desde 1990 en Tibet, Porcelana, a una altitud de 4300 metros sobre el nivel del mar. La colaboración China-Japón agregó nuevos detectores de muones de agua tipo Cherenkov debajo de los detectores de rayos cósmicos existentes en 2014 (ver Figura 2). Estos detectores de muones subterráneos suprimen el 99,92 por ciento del ruido de fondo de los rayos cósmicos (véase la figura 3). Como resultado, Se han detectado 24 candidatos de rayos gamma por encima de 100 TeV en la Nebulosa del Cangrejo con bajo ruido de fondo. La energía más alta se estima en 450 TeV (ver Figura 2).
La figura de la izquierda muestra el experimento Tibet ASgamma (matriz Tibet-III + matriz de detector de muones); La figura de la derecha muestra un evento de visualización de la lluvia de aire similar a un fotón de 449TeV observada. Crédito:IHEP
Los investigadores plantean la hipótesis de los siguientes pasos para generar rayos gamma de muy alta energía:(1) En la nebulosa, los electrones se aceleran hasta PeV, es decir., peta (mil billones) de electronvoltios unos pocos cientos de años después de la supernova; (2) Los electrones PeV interactúan con la radiación de fondo de microondas cósmica (CMBR) que llena todo el universo; (3) Los electrones PeV elevan un fotón CMBR hasta 450 TeV. Así, los investigadores concluyen que la Nebulosa del Cangrejo es ahora el acelerador de electrones natural más poderoso descubierto hasta ahora en nuestra galaxia.
Este trabajo pionero abre una nueva ventana de alta energía para explorar el universo extremo. La detección de rayos gamma por encima de 100 TeV es clave para comprender el origen de los rayos cósmicos de muy alta energía. que ha sido un misterio desde el descubrimiento de los rayos cósmicos en 1912. Con más observaciones utilizando esta nueva ventana, esperamos identificar el origen de los rayos cósmicos en nuestra galaxia, a saber, pevatrones, que aceleran los rayos cósmicos hasta energías PeV.
La colaboración entre China y Japón colocó nuevos detectores de muones de agua tipo Cherenkov bajo la matriz de ducha de aire de rayos cósmicos existente en 2014. Estos detectores de muones subterráneos pueden suprimir el 99,92% del ruido de fondo de los rayos cósmicos. Crédito:IHEP
"Este es un gran primer paso hacia adelante, "dijo el profesor HUANG Jing, co-portavoz del experimento Tibet ASgamma. "Demuestra que nuestras técnicas funcionaron bien, y los rayos gamma con energías de hasta unos pocos cientos de TeV realmente existen. Nuestro objetivo es identificar muchos pevatrones, que aún no se han descubierto y se supone que producen los rayos cósmicos de mayor energía en nuestra galaxia ".
