Астрономи зафіксували 530 фотонів з енергіями в діапазоні від 100 тераелектронвольт до 1,4 петаелектронвольт, що походили з 12 джерел. Одним з них виявилася Крабоподібна туманність, точно встановити інші не вдалося, хоча деякі з них знаходилися поблизу залишків наднових, туманностей з пульсарами та регіонів зореутворення. Стаття про це надрукована у журналі Nature.
Що таке певатрони?
Космічні промені, енергія яких сягає понад 1 петаелектронвольт, вказують на існування так званих певатронів (PeVatrons) — джерел, які утворюють космічні промені та здатні прискорювати їхні частинки до енергій у масштабах петаелектронвольт. Це квадрильйон електронвольт, тобто число, що містить п’ятнадцять нулів. Такі джерела можуть вказати на походження галактичних космічних променів. Основною характеристикою як електронних, так і протонних певатронів є гамма-випромінювання надвисокої енергії. Астрономи знаходили докази присутності протонного певатрона в центрі нашої галактики, де виявляли випромінювання в жорсткій частині спектру, що сягало 0,04 петаелектронвольт, а у площині Чумацького Шляху фіксувалися гамма-промені з енергіями трохи вище 0,1 петаелектронвольт. Однак безсумнівне визначення певатронів вимагає гамма-променів зі значно вищими енергіями.
Що зафіксували астрономи?
Дослідники скористалися обсерваторією LHAASO (Large High Altitude Air Shower Observatory), призначеною для досліджень космічних променів і гамма-променів з високою енергією. З її допомогою астрономи зафіксували 530 фотонів від 12 джерел з енергіями вище 100 тераелектронвольт (0,1 петаелектронвольт). Енергія двох із цих джерел перевищувала 0,8 петаелектронвольт, а для одного сягнула 1,4 петаелектронвольт.
Звідки походять ці промені?
Єдиним чітко вираженим джерелом фотонів стала Крабоподібна туманність. Це плеріон, тобто залишки наднової, у яких знаходиться пульсар. Ця туманність виділяється компактними розмірами, великою світністю пульсара, що досягається за рахунок його обертання, та великим магнітним полем. Розмір плеріонів визначається областю, в якій електрони, прискорюючись ударними хвилями, з’єднуються з потоком матеріалу туманності. Як правило, вони становлять до 10 парсеків. Ці гідродинамічні, зазвичай асиметричні утворення огорнуті більшими і стабільнішими структурами, що складаються з релятивістських електронів та позитронів, які вже вийшли з туманності і дифузно поширюються в міжзоряному середовищі. Попередні дослідження показали, що значна частина розширених джерел гамма-променів з високими енергіями пов'язана з цими гігантськими гало.
Решта джерел розташовані вздовж площини галактики. Поблизу із ними можна знайти потенційні аналоги як для виробництва гамма-променів, так і для прилеглих прискорювачів їхніх частинок. Це, зокрема, пульсари та плеріони, залишки наднових і молоді масивні зоряні скупчення. Незалежно від природи цих об'єктів, виявлені високоенергетичні фотони доводять існування певатронів у нашій галактиці.