A figura à esquerda mostra que o experimento ASgamma do Tibete observou os raios gama de maior energia além de 100 Teraelétrons volts (TeV) da Nebulosa do Caranguejo com baixo ruído de fundo, a marca cruzada indica a posição do pulsar do caranguejo. E a figura à direita mostra a Nebulosa do Caranguejo obtida pelo Telescópio Hubble. Crédito:NASA
O experimento ASgamma do Tibete, um projeto de pesquisa conjunto China-Japão, descobriu os raios gama cósmicos de maior energia já observados de uma fonte astrofísica - neste caso, a Nebulosa do Caranguejo. O experimento detectou raios gama variando de> 100 Teraelétron volts (TeV) (Fig.1) a uma estimativa de 450 TeV. Anteriormente, a maior energia de raios gama já observada foi 75 TeV pelo telescópio HEGRA Cherenkov.
Os pesquisadores acreditam que os mais energéticos dos raios gama observados pelo experimento ASgamma do Tibete foram produzidos pela interação entre elétrons de alta energia e radiação cósmica de fundo em micro-ondas. radiação remanescente do Big Bang.
A Nebulosa do Caranguejo é um famoso remanescente de supernova na constelação de Touro. Foi observada pela primeira vez como uma explosão de supernova muito brilhante em 1054 DC (ver Fig.1). Foi notado nas histórias oficiais da dinastia Song na China antiga, bem como em Meigetsuki, escrito pelo poeta japonês do século 12 Fujiwara no Teika. Na era moderna, a Nebulosa do Caranguejo foi observada usando vários tipos de ondas eletromagnéticas, incluindo ondas de rádio e ópticas, Raios X e raios gama.
O experimento Tibet ASgamma está operando desde 1990 no Tibet, China, a uma altitude de 4300 metros acima do nível do mar. A colaboração China-Japão adicionou novos detectores de múon do tipo Cherenkov de água sob os detectores de raios cósmicos existentes em 2014 (ver Fig.2). Esses detectores de múons subterrâneos suprimem 99,92% do ruído de fundo de raios cósmicos (ver Fig.3). Como resultado, 24 candidatos a raios gama acima de 100 TeV foram detectados na Nebulosa do Caranguejo com baixo ruído de fundo. A energia mais alta é estimada em 450 TeV (ver Fig.2).
A figura à esquerda mostra o experimento Tibet ASgamma (matriz Tibet-III + matriz Detector de Muons); A figura à direita mostra uma exibição de evento do chuveiro de ar semelhante ao fóton 449TeV observado. Crédito:IHEP
Os pesquisadores levantam a hipótese das seguintes etapas para a geração de raios gama de energia muito alta:(1) Na nebulosa, elétrons são acelerados até PeV, ou seja, peta (mil trilhões) de elétron-volts dentro de algumas centenas de anos após a supernova; (2) os elétrons PeV interagem com a radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMBR) preenchendo todo o universo; (3) Um fóton CMBR é chutado até 450 TeV pelos elétrons PeV. Os pesquisadores concluíram, portanto, que a Nebulosa do Caranguejo é agora o mais poderoso acelerador de elétrons natural descoberto até agora em nossa galáxia.
Este trabalho pioneiro abre uma nova janela de alta energia para explorar o universo extremo. A detecção de raios gama acima de 100 TeV é a chave para entender a origem dos raios cósmicos de energia muito alta, que tem sido um mistério desde a descoberta dos raios cósmicos em 1912. Com mais observações usando esta nova janela, esperamos identificar a origem dos raios cósmicos em nossa galáxia, nomeadamente, pevatrons, que aceleram os raios cósmicos até as energias PeV.
A colaboração China-Japão colocou novos detectores de múon do tipo Cherenkov de água sob o conjunto existente de chuveiro de ar de raios cósmicos em 2014. Esses detectores de múon subterrâneos podem suprimir 99,92% do ruído de fundo de raios cósmicos. Crédito:IHEP
"Este é um grande primeiro passo em frente, "disse o Prof. HUANG Jing, co-porta-voz da experiência Tibet ASgamma. "Isso prova que nossas técnicas funcionaram bem, e raios gama com energias de até algumas centenas de TeV realmente existem. Nosso objetivo é identificar muitos pevatrons, que ainda não foram descobertos e supostamente produzem os raios cósmicos de mais alta energia em nossa galáxia. "
