Hoch oben auf dem tibetischen Plateau haben Wissenschaftler gerade das energiereichste Licht gemessen, das jemals gesehen wurde. Diese Photonen waren Gammastrahlen mit Energien von mehr als 100 Billionen Elektronenvolt - man hatte sogar fast 500 Billionen Elektronenvolt Energie. Bisher waren nur Photonen mit zig Billionen Elektronenvolt gesehen worden.
Die Wissenschaftler fanden heraus, dass die Photonen aus dem Krebsnebel stammen, einem Pulsar oder einem mächtigen, sich drehenden Supernova-Überrest, der 6.523 Lichtjahre entfernt ist.
Die neuen Ergebnisse wurden mit einem Teil des Tibetan Air Shower Array entdeckt, einem Experiment, bei dem Detektoren mit 36.900 Quadratmetern nach energiereichen Partikeln wie kosmischen Strahlen und Gammastrahlen suchen. Wenn solche Partikel auf die obere Atmosphäre treffen, erzeugen sie Schauer von sekundären subatomaren Partikeln, die das Array erkennt. Die verdünnte Luft über dem Array, das 4.300 Meter über dem Meeresspiegel liegt, ermöglicht es mehr Sekundärpartikeln, auf den Boden zu gelangen.
Durch die Untersuchung von Schauern von Sekundärteilchen, die Myonen genannt werden, konnten die Wissenschaftler rückwärts arbeiten, um die Energie und den Ursprung der einfallenden Gammastrahlen herauszufinden, die die Schauer verursachten. In einem neuen Artikel, der am 13. Juni in Physical Review Letters angenommen wurde, berichteten Astronomen, die diese Krebsnebelschauer untersuchten, über 24 Ereignisse, die durch Photonen mit Energien von mehr als 100 Billionen Elektronenvolt verursacht wurden. Im Vergleich dazu haben sichtbare Lichtteilchen unserer Sonne nur eine Energie von wenigen Elektronenvolt.
"Es ist ein sehr, sehr wichtiges Ergebnis", sagte Felix Aharonian, Professor am Dublin Institute for Advanced Studies, der nicht an der neuen Arbeit beteiligt war, gegenüber Live Science. "Es stimmt weitgehend mit den Erwartungen überein und könnte viele Auswirkungen haben, da es sich nun um experimentelle Ergebnisse handelt, nicht nur um theoretische Spekulationen."
Die Ergebnisse helfen Wissenschaftlern insbesondere zu verstehen, wie solche hochenergetischen Photonen erzeugt werden und ob ihre Energie begrenzt sein kann. Die Wissenschaftler spekulierten, dass in diesem Fall die Gammastrahlen durch einen als Inverse Compton-Streuung bekannten Prozess beschleunigt worden waren. Während dieses Prozesses prallen hochenergetische Elektronen von Photonen mit niedrigerer Energie ab und geben den Photonen enorme Energie. Diese Elektronen im Krebsnebel haben möglicherweise niederenergetische Photonen von der kosmischen Hintergrundstrahlung gestreut - einige der ersten Lichter des Universums.
"Wir wussten, dass der Krebsnebel eine einzigartige Quelle im Universum ist", sagte Aharonian gegenüber Live Science. "Jetzt sehen wir, dass die Elektronen im Krebsnebel auf 1.000 Billionen Elektronenvolt beschleunigt werden."
Stoßwellen in der magnetischen Umgebung des Nebels sind wahrscheinlich dafür verantwortlich, dass die Elektronen auf solch extreme Energien beschleunigt werden. Wenn dies bestätigt würde, würde dies den Krebsnebel nur einigen anderen vorgeschlagenen Pulsaren im Zentrum der Galaxie hinzufügen, von denen angenommen wird, dass sie Elektronen in diesem Ausmaß beschleunigen können.
