Finalmente tenemos la primera evidencia de superaceleradores cósmicos en nuestra galaxia.

Los rayos gamma cósmicos revelaron que se deslizaron a través de la Vía Láctea, rompiendo el récord de la energía más grande que hemos encontrado hasta ahora, registrando 957 billones de electronvoltios (terraelectronvoltios o TeV).

Esto no solo duplica el récord anterior, sino que nos acerca al rango de los electrones voltios beta (que es un cuatrillón de electrones voltios) y finalmente confirma la existencia de súper aceleradores cósmicos que pueden impulsar los fotones de estas energías en la Vía Láctea.

Este superacelerador se llama PeVatron, y encontrarlo podría ayudarnos a ver por qué produce rayos gamma de alta energía que se propagan a través de la galaxia.

«Este trabajo innovador abre una nueva ventana para explorar el universo extremo», El físico Jing Huang dijo Academia China de Ciencias de China. «La evidencia observacional representa un hito importante para descubrir los orígenes de los rayos cósmicos que han desconcertado a la humanidad durante más de un siglo».

El descubrimiento fue más activo en los 23 rayos de rayos gamma de alta energía que el equipo había detectado, por encima del rango de 398 terra electronvoltios, en ASgamma, Una instalación operada conjuntamente por China y Japón en el Tíbet desde 1990.

Curiosamente, y a diferencia del poseedor del récord anterior, que se remonta a la Nebulosa del Cangrejo, estos 23 rayos gamma no parecían apuntar a la fuente, sino que se extendían de manera difusa a través del disco galáctico.

Distribución de rayos gamma. (HEASARC / LAMBDA / NASA / GFSC)

Arriba: distribución de rayos gamma. El plano galáctico es un resplandor en el medio. Las áreas grises están fuera del campo de visión de ASgamma.

Sin embargo, todavía pueden decirnos dónde podemos intentar buscar PeVatrons dentro de la Vía Láctea, lo que a su vez podría llevarnos a descubrir finalmente dónde se generan los rayos cósmicos más poderosos del universo.

Primero, necesitamos distinguir entre rayos cósmicos y rayos gamma. Los rayos cósmicos son partículas como protones y núcleos atómicos que fluyen continuamente a través del espacio casi a la velocidad de la luz.

Se cree que los rayos cósmicos de alta energía provienen de fuentes como supernovas y remanentes de supernovas. Regiones de formación de estrellasY asombroso agujeros negros, Ya que los campos magnéticos fuertes pueden acelerar las partículas. Pero estas ideas fueron difíciles de cuantificar con observaciones porque los rayos cósmicos llevan una carga eléctrica. Esto significa que su dirección cambia cuando viajan a través de un campo magnético, con el que la galaxia está completamente cargada.

¡Pero! Estas pequeñas y poderosas partículas no solo se acercan sin consecuencias. Pueden interactuar con el medio interestelar, el gas y el polvo que circulan en el espacio interestelar, que a su vez produce fotones de rayos gamma de alta energía, con aproximadamente el 10 por ciento de la energía de sus padres a partir de los rayos cósmicos.

Esto sucede cerca de Bevatron: los rayos gamma no tienen carga eléctrica, por lo que solo se desplazan directamente a través del espacio de A a B, sin verse afectados por los campos magnéticos.

El juego de ducha Tibet se encuentra a una altitud de 4.300 metros sobre el nivel del mar. (Instituto de Física de Altas Energías)

Si tenemos suerte, B es la Tierra; Los rayos gamma chocan con nuestra atmósfera, creando un aluvión continuo de partículas inofensivas. Esta es la ducha que recoge el kit de ducha de aire de superficie ASgamma.

bajo tierra Detectores de agua Cherenkov Se agregó en 2014 para detectar muones producidos por rayos cósmicos, lo que permite a los científicos aquí en la Tierra extraer datos de rayos cósmicos del fondo para una detección más limpia y la reconstrucción de lluvias de rayos gamma.

Así es como la colaboración descubrió un rayo gamma de la Nebulosa del Cangrejo que batió récords. Y ahora, ¿cómo encontraron 23 rayos gamma súper energéticos, incluido uno con el rango de PeV más récord?

Los detectores de muones Cherenkov se agregaron en 2014 (Instituto de Física de Altas Energías)

Su presencia y distribución generalizadas, dijeron los investigadores, significa protones acelerados posiblemente hasta el rango de 10 PeV, lo que indica los ubicuos PeVatrones dispersos por la Vía Láctea.

El siguiente paso será intentar encontrarlos. Es posible que al menos algunos de ellos estén extintos y ya no estén activos, dejando solo los rayos cósmicos y los rayos gamma como evidencia.

«De un PeVatrons muerto que se extinguió como DinosauriosSolo podemos ver la huella digital: los rayos cósmicos que produjeron durante unos pocos millones de años, esparcidos por el disco galáctico, Dijo el astrofísico Masato Takita De la Universidad de Tokio, Japón.

«Si podemos localizar los PeVatrones reales y activos, entonces podemos estudiar muchas otras preguntas. ¿Qué tipo de estrellas emiten rayos gamma sub-PeV y rayos cósmicos relacionados? ¿Cómo puede una estrella acelerar los rayos cósmicos hasta energías de PeV? propagarse dentro de nuestro disco galáctico?

Incluso es posible, como ocurre con muchas cosas, que haya más de una respuesta a todas estas preguntas.

Trabajo futuro, tanto de ASgamma como de los próximos detectores como Observatorio de ducha de aire a gran altura, El Grupo de telescopios Cherenkov, Y el Observatorio de rayos gamma de campo ancho surFinalmente puede ayudarnos a encontrarlo.

La investigación ha sido publicada en Cartas de revisión física.