En lo alto de la meseta tibetana, los científicos midieron la luz más enérgica jamás vista. Estos fotones eran rayos gamma con energías que superaban los 100 billones de electronvoltios, incluso uno tenía casi 500 billones de electronvoltios de energía. Anteriormente, solo se habían visto fotones con decenas de billones de electronvoltios.
Los científicos descubrieron que los fotones se habían originado en la Nebulosa del Cangrejo, un púlsar o un poderoso remanente de supernova giratoria a 6.523 años luz de distancia.
Los nuevos resultados se descubrieron con una parte de Tibetan Air Shower Array, un experimento que utiliza 4 millones de pies cuadrados (36,900 metros cuadrados) de detectores para buscar partículas de alta energía como los rayos cósmicos y los rayos gamma. Cuando tales partículas golpean la atmósfera superior, crean lluvias de partículas subatómicas secundarias que la matriz detecta. El aire rarificado sobre la matriz, que se encuentra a 14.100 pies (4.300 metros) sobre el nivel del mar, permite que más partículas secundarias lleguen al suelo.
Al estudiar las lluvias de partículas secundarias llamadas muones, los científicos pudieron trabajar hacia atrás para descubrir la energía y el origen de los rayos gamma entrantes que causaron las lluvias. En un nuevo artículo aceptado el 13 de junio en Physical Review Letters, los astrónomos que estudian estas lluvias de la Nebulosa del Cangrejo informaron 24 eventos causados por fotones con energías superiores a 100 billones de electronvoltios. En comparación, las partículas de luz visible de nuestro sol solo tienen una energía de unos pocos electronvoltios.
"Es un resultado muy, muy importante", dijo a Live Science Felix Aharonian, profesor del Instituto de Estudios Avanzados de Dublín, que no participó en el nuevo trabajo. "Está de acuerdo con las expectativas en gran medida y podría tener muchas implicaciones porque ahora son resultados experimentales, no solo especulaciones teóricas".
Los resultados ayudan específicamente a los científicos a comprender cómo se crean esos fotones de alta energía y si hay un límite en la cantidad de energía que pueden tener. Los científicos especularon que en este caso, los rayos gamma se habían acelerado a través de un proceso conocido como dispersión inversa de Compton. Durante este proceso, los electrones de súper alta energía rebotan en los fotones de menor energía, dándoles a los fotones una energía tremenda. Estos electrones en la Nebulosa del Cangrejo pueden haberse dispersado de los fotones de baja energía de la radiación de fondo cósmico, algunas de las primeras luces del universo.
"Sabíamos que la Nebulosa del Cangrejo era una fuente única en el universo", dijo Aharonian a Live Science. "Ahora vemos que sí, los electrones en la Nebulosa del Cangrejo se aceleran hasta 1,000 billones de electronvoltios".
Las ondas de choque en el entorno magnético de la nebulosa son probablemente responsables de acelerar los electrones a energías tan extremas. Si se confirma, esto agregaría la Nebulosa del Cangrejo a solo un par de otros púlsares propuestos en el centro de la galaxia que se cree que son capaces de acelerar electrones en este grado.
