Het Tibet ASgamma-experiment, een gezamenlijk onderzoeksproject tussen China en Japan, heeft de kosmische gammastraling met de hoogste energie ontdekt die ooit door een astrofysische bron is waargenomen - in dit geval de Krabnevel. Het experiment detecteerde gammastralen variërend van> 100 Teraelectron volt (TeV) (Fig.1) tot een geschatte 450 TeV. Eerder, de hoogste gammastralingsenergie ooit waargenomen was 75 TeV door de HEGRA Cherenkov-telescoop.

Onderzoekers geloven dat de meest energetische gammastraling die is waargenomen door het Tibet ASgamma-experiment, werd geproduceerd door interactie tussen hoogenergetische elektronen en kosmische microgolfachtergrondstraling, reststraling van de oerknal.

De Krabnevel is een beroemd supernova-overblijfsel in het sterrenbeeld Stier. Het werd voor het eerst waargenomen als een zeer heldere supernova-explosie in 1054 na Christus (zie figuur 1). Het werd opgemerkt in de officiële geschiedenissen van de Song-dynastie in het oude China en in Meigetsuki, geschreven door de 12e-eeuwse Japanse dichter Fujiwara no Teika. In de moderne tijd, de Krabnevel is waargenomen met behulp van verschillende soorten elektromagnetische golven, waaronder radio- en optische golven, Röntgenstralen en gammastralen.

Het Tibet ASgamma-experiment loopt sinds 1990 in Tibet, China, op een hoogte van 4300 meter boven zeeniveau. De samenwerking tussen China en Japan voegde in 2014 nieuwe water-Cherenkov-type muondetectoren toe onder de bestaande kosmische stralingsdetectoren (zie figuur 2). Deze ondergrondse muondetectoren onderdrukken 99,92 procent van de achtergrondruis van kosmische straling (zie figuur 3). Als resultaat, Er zijn 24 gammastralingkandidaten van meer dan 100 TeV gedetecteerd vanuit de Krabnevel met weinig achtergrondruis. De hoogste energie wordt geschat op 450 TeV (zie figuur 2).

De onderzoekers veronderstellen de volgende stappen voor het genereren van zeer energierijke gammastraling:(1) In de nevel, elektronen worden versneld tot PeV, d.w.z., peta (duizend biljoen) elektronvolt binnen een paar honderd jaar na de supernova; (2) PeV-elektronen interageren met de kosmische microgolfachtergrondstraling (CMBR) die het hele universum vult; (3) Een CMBR-foton wordt door de PeV-elektronen tot 450 TeV opgedreven. De onderzoekers concluderen dus dat de Krabnevel nu de krachtigste natuurlijke elektronenversneller is die tot nu toe in onze melkweg is ontdekt.

Dit baanbrekende werk opent een nieuw energetisch venster voor het verkennen van het extreme universum. De detectie van gammastralen boven 100 TeV is een sleutel tot het begrijpen van de oorsprong van zeer hoogenergetische kosmische straling, wat een mysterie is geweest sinds de ontdekking van kosmische straling in 1912. Met verdere observaties met behulp van dit nieuwe venster, we verwachten de oorsprong van kosmische straling in onze melkweg te identificeren, namelijk, pevatrons, die kosmische straling versnellen tot PeV-energieën.

"Dit is een geweldige eerste stap voorwaarts, " zei prof. HUANG Jing, medewoordvoerder van het Tibet ASgamma-experiment. "Het bewijst dat onze technieken goed werkten, en gammastralen met energieën tot een paar honderd TeV bestaan ​​echt. Ons doel is om veel pevatrons te identificeren, die nog niet zijn ontdekt en waarvan wordt aangenomen dat ze de meest energierijke kosmische straling in onze melkweg produceren."