Nove fontes de raios gama de energia extremamente alta compõem um novo catálogo compilado por pesquisadores com o Observatório de Raios Gama High-Altitude Water Cherenkov (HAWC). Todos produzem raios gama com energias acima de 56 trilhões de elétron-volts (TeV) e três emitem raios gama que se estendem até 100 TeV e além, tornando essas as fontes de energia mais altas já observadas em nossa galáxia. O catálogo ajuda a explicar a origem das partículas e como elas são aceleradas a tais extremos.

"A Terra está constantemente sendo bombardeada com partículas carregadas chamadas raios cósmicos, mas porque eles são cobrados, eles se dobram em campos magnéticos e não apontam de volta para suas fontes. Contamos com raios gama, que são produzidos perto das fontes dos raios cósmicos, para restringir suas origens, "disse Kelly Malone, astrofísico do grupo de ciência e tecnologia de nêutrons do Laboratório Nacional de Los Alamos e membro da colaboração científica HAWC. "Ainda há muitas perguntas sem resposta sobre as origens e aceleração dos raios cósmicos. Os raios gama de alta energia são produzidos perto de locais de raios cósmicos e podem ser usados ​​para sondar a aceleração dos raios cósmicos. há alguma ambigüidade no uso de raios gama para estudar isso, como os raios gama de alta energia também podem ser produzidos por meio de outros mecanismos, como fótons de baixa energia espalhando-se dos elétrons, que comumente ocorre perto de pulsares. "

As fontes astrofísicas de raios gama recém-catalogadas têm energias cerca de 10 vezes mais altas do que podem ser produzidas usando colisores de partículas experimentais na Terra. Embora partículas astrofísicas de alta energia tenham sido detectadas anteriormente, esta é a primeira vez que fontes galácticas específicas foram localizadas. Todas as fontes têm pulsares extremamente energéticos (estrelas de nêutrons rotativas altamente magnetizadas) nas proximidades. O número de fontes detectadas pode indicar que a emissão de ultra-alta energia é uma característica genérica de ventos de partículas poderosas provenientes de pulsares embutidos em nuvens de gás interestelar conhecidas como nebulosas, e que mais detecções ocorrerão.

O HAWC Gamma-Ray Observatory consiste em uma série de tanques cheios de água localizados no alto das encostas do vulcão Sierra Negra, em Puebla, México, onde a atmosfera é rarefeita e oferece melhores condições para a observação de raios gama. Quando esses raios gama atingem as moléculas da atmosfera, eles produzem chuvas de partículas energéticas. Embora nada possa viajar mais rápido do que a velocidade da luz no vácuo, a luz se move mais lentamente na água. Como resultado, algumas partículas em chuveiros de raios cósmicos viajam mais rápido do que a luz na água dentro dos tanques detectores HAWC. As partículas mais rápidas do que a luz, por sua vez, produzem flashes de luz característicos chamados radiação Cherenkov. Ao registrar os flashes Cherenkov nos tanques de água HAWC, os pesquisadores podem reconstruir as fontes das chuvas de partículas para aprender sobre as partículas que as causaram.

Os colaboradores do HAWC planejam continuar buscando as fontes de raios cósmicos de alta energia. Ao combinar seus dados com medições de outros tipos de observatórios, como neutrino, Raio X, rádio e telescópios ópticos, eles esperam desenredar os mecanismos astrofísicos que produzem os raios cósmicos que chovem continuamente em nosso planeta.

O estudo é publicado em Cartas de revisão física .