Hoog op het Tibetaanse plateau hebben wetenschappers zojuist het meest energetische licht gemeten dat ooit is gezien. Deze fotonen waren gammastraling met energieën van meer dan 100 biljoen elektronvolt - één had zelfs bijna 500 biljoen elektronvolt energie. Voorheen werden alleen fotonen met tientallen biljoenen elektronvolt gezien.
De wetenschappers ontdekten dat de fotonen afkomstig waren van de Krabnevel, een pulsar of een krachtig draaiend supernova-overblijfsel op 6.523 lichtjaar afstand.
De nieuwe resultaten werden ontdekt met een deel van de Tibetan Air Shower Array, een experiment dat detectors van 4 miljoen vierkante voet (36.900 vierkante meter) gebruikt om te zoeken naar hoogenergetische deeltjes zoals kosmische straling en gammastraling. Wanneer dergelijke deeltjes de bovenste atmosfeer raken, creëren ze douches van secundaire subatomaire deeltjes die de array detecteert. De zeldzame lucht boven de array, die 14.100 voet (4.300 meter) boven zeeniveau staat, zorgt ervoor dat meer van de secundaire deeltjes de grond kunnen bereiken.
Door douches van secundaire deeltjes, muonen genaamd, te bestuderen, konden de wetenschappers achteruit werken om de energie en oorsprong van de binnenkomende gammastralen die de douches veroorzaakten te achterhalen. In een nieuw artikel dat op 13 juni werd geaccepteerd voor Physical Review Letters, rapporteerden astronomen die deze krabnevelbuien bestudeerden 24 gebeurtenissen die werden veroorzaakt door fotonen met energieën hoger dan 100 biljoen elektronvolt. Ter vergelijking: deeltjes zichtbaar licht van onze zon hebben slechts een energie van enkele elektronvolt.
"Het is een heel, heel belangrijk resultaat", vertelde Felix Aharonian, professor aan het Dublin Institute for Advanced Studies, die niet betrokken was bij het nieuwe werk, aan WordsSideKick.com. "Het stemt grotendeels overeen met de verwachting en het kan veel implicaties hebben omdat het nu experimentele resultaten zijn, niet alleen theoretische speculaties."
De resultaten helpen wetenschappers specifiek om te begrijpen hoe dergelijke hoogenergetische fotonen worden gemaakt en of er een limiet is aan de hoeveelheid energie die ze kunnen hebben. De wetenschappers speculeerden dat in dit geval de gammastralen waren versneld door een proces dat bekend staat als Inverse Compton-verstrooiing. Tijdens dit proces stuiteren super-energetische elektronen tegen fotonen met een lagere energie, waardoor de fotonen een enorme energie krijgen. Deze elektronen in de Krabnevel hebben mogelijk laag-energetische fotonen verstrooid van de kosmische achtergrondstraling - een deel van het eerste licht van het universum.
'We wisten dat de Krabnevel een unieke bron in het universum was', vertelde Aharonian aan WordsSideKick.com. 'Nu zien we dat ja, de elektronen in de Krabnevel worden versneld tot 1.000 biljoen elektronvolt.'
Schokgolven in de magnetische omgeving in de nevel zijn waarschijnlijk verantwoordelijk voor het versnellen van de elektronen tot zulke extreme energieën. Als dit wordt bevestigd, zou dit de Krabnevel toevoegen aan slechts een paar andere voorgestelde pulsars in het centrum van het sterrenstelsel waarvan men denkt dat ze in staat zijn elektronen in deze mate te versnellen.
