p O Grande Observatório de Chuveiros de Ar de Alta Altitude (LHAASO), uma das principais instalações de infraestrutura nacional de ciência e tecnologia da China, mediu com precisão o brilho em 3,5 ordens de magnitude da vela padrão na astronomia de alta energia, calibrando assim um novo padrão para fontes de raios gama de ultra-alta energia (UHE). A vela padrão é a famosa Nebulosa do Caranguejo, que evoluiu a partir da "estrela convidada" registrada pelos astrônomos imperiais da Dinastia Song da China. p LHAASO também descobriu um fóton com uma energia de 1,1 PeV (1 PeV =um quatrilhão de elétronvolts), indicando a presença de um acelerador de elétrons extremamente poderoso - cerca de um décimo do tamanho do sistema solar - localizado na região central da Nebulosa do Caranguejo. O acelerador pode energizar elétrons a um nível 20, 000 vezes maior do que o Grande Colisor de Pósitrons de Elétrons (LEP) do CERN jamais pode alcançar, aproximando-se assim do limite teórico absoluto imposto pela eletrodinâmica clássica e magnetohidrodinâmica ideal.

p Os resultados serão publicados em Ciência em 8 de julho. A Colaboração Internacional LHAASO, que é liderado pelo Instituto de Física de Altas Energias da Academia Chinesa de Ciências, completou este estudo.

p A Nebulosa do Caranguejo é 6, 500 anos-luz da Terra. Ele nasceu em uma explosão de supernova brilhante em 1054 DC. É o primeiro remanescente de supernova identificado pela astronomia moderna com um registro histórico claro. A nebulosa abriga um pulsar energético com um período de 30 milissegundos. A magnetosfera de rotação rápida do pulsar impulsiona um poderoso vento composto de pares elétron-pósitron movendo-se quase à velocidade da luz. Os elétrons / pósitrons no vento do pulsar aceleram ainda mais para energias mais altas, uma vez que o vento encontra o meio ambiente. A nebulosa é produzida pela radiação dos elétrons / pósitrons acelerados.

p A Nebulosa do Caranguejo é uma das poucas fontes que foi medida em todas as faixas de energia, ou seja, rádio, infravermelho, óptico, ultravioleta, Raios-X e raios gama. Seu espectro foi amplamente estudado durante décadas por muitos observadores. Como uma fonte de alta energia brilhante e estável, a Nebulosa do Caranguejo é considerada a vela padrão para muitas faixas de energia diferentes. Nessa capacidade, serve de referência para a medição de outras fontes.

p LHAASO mediu o espectro da Nebulosa do Caranguejo na extremidade de maior energia, cobrindo a ampla faixa de 0,0005-1,1 PeV. Ele confirmou medições das últimas décadas. Ele também alcançou uma medição precisa na banda UHE (0,3-1,1 PeV) pela primeira vez, calibrando assim o brilho da vela padrão em uma faixa de energia sem precedentes.

p Entre as 12 fontes de raios gama UHE descobertas anteriormente pelo LHAASO, a Nebulosa do Caranguejo foi identificada como uma das duas fontes capazes de emitir fótons PeV, e é a única fonte com uma contraparte astrofísica definida. O fóton medido de 1,1 PeV fornece evidência direta para a aceleração de elétrons de 2,3 PeV na fonte. Essa energia é cerca de 20, 000 vezes a energia máxima alcançável do mais poderoso acelerador de elétrons feito pelo homem, a LEP, que é o predecessor do LHC. Uma vez que elétrons de alta energia sofrem forte perda de energia em um campo magnético, o acelerador na Nebulosa do Caranguejo deve operar com uma eficiência incrivelmente alta para equilibrar a enorme perda de energia. De acordo com a medição LHAASO, sua eficiência de aceleração pode chegar a 15% do limite superior teórico, ultrapassando assim a onda de explosão da supernova por um fator de 1, 000. Isso representa desafios para o paradigma padrão de aceleração de elétrons na astrofísica de alta energia. Uma análise aprofundada e discussão deste tópico são detalhadas no presente artigo em Ciência .

p O LHAASO é uma importante instalação de infraestrutura científica e tecnológica nacional com foco na observação e pesquisa de raios cósmicos. Ele está localizado em 4, 410 metros acima do nível do mar no Monte Haizi no Condado de Daocheng, Província de Sichuan e cobre uma área de cerca de 1,36 km ² . É composto por 5, 195 detectores de partículas eletromagnéticas e 1, 188 detectores de múons localizados na complexa matriz de quilômetros quadrados, a 78, 000 m ² matriz de detector Cherenkov de água, e 18 telescópios Cherenkov de amplo campo de visão. Usando essas quatro técnicas, O LHAASO será capaz de medir chuvas de ar geradas por raios cósmicos ou raios gama omnidirecionalmente com múltiplas variáveis ​​simultaneamente.

p Informações básicas sobre as partículas incidentes, como direção de chegada, tipo e energia, pode ser medido através da reconstrução dos chuveiros. A descoberta recém-publicada demonstra que o LHAASO é capaz de cruzar medições usando várias técnicas de detecção, garantindo assim resultados confiáveis ​​e precisos. O LHAASO será concluído este mês e colocado em operação. Com a expectativa de detectar 1-2 fótons com energias em torno de 1 PeV da Nebulosa do Caranguejo a cada ano, o quebra-cabeça do acelerador de elétrons cósmico PeV será desvendado nos próximos anos.