Астрономи отримали достовірні докази того, що Крабовидна туманність є співатроном - прискорювачем частинок до енергій в кілька петаелектронвольт. Зробити це допомогли спостереження наземної обсерваторії LHAASO, яка фіксувала атмосферні зливи, що викликаються прилітаючими з туманності гамма-квантами. Стаття опублікована в журналі.
У кривій енергетичного спектру спостережуваних космічних променів існує кілька зломів, один з яких - «коліно» - відповідає частинкам з енергією кілька петаелектронвольт, що близько до граничних можливостей земних прискорювачів. На сьогоднішній день відомо кілька можливих джерел подібних частинок у Чумацькому Шляху (співатронів), зокрема ними можуть бути область Кокон Лебедя, залишки наднових, пульсари або надмасивна чорна діра в центрі Чумацького Шляху. Однак складнощі при ідентифікації джерел (і, як наслідок, описи механізмів прискорення частинок) виникають при встановленні надійного зв'язку між конкретним джерелом і реєстрованими частинками дуже високих енергій.
Група астрономів на чолі з Чжень Цао (Zhen Cao) з колаборації LHAASO (Large High Altitude Air Shower Observatory) опублікувала результати спостережень за Крабовидною туманністю за допомогою наземної обсерваторії, в яку входять сцинтиляційні лічильники, мюонні детектори, водні черенківські детектори і черенківські телескопи, що займають площу близько 1,36 квадратного кілометра. (каскадів елементарних частинок), що виникають коли частинки космічних променів і гамма-кванти з енергією від десяти тераелектронвольт до тисячі петаелектронвольт входять в атмосферу Землі.
Крабоподібна туманність, що знаходиться на відстані 6,5 тисячі світлових років від Сонця, являє собою залишок від вибуху наднової SN 1054. У її центрі знаходиться нейтронна зірка-пульсар, що взаємодіє з речовиною туманності. Більш ранні спостереження показували, що залишок є одним з найяскравіших джерел гамма-квантів на небі, який породжує частинки з енергіями вище ста тераелектронвольт. Спостерігала туманність і обсерваторія LHAASO, тоді вчені зробили висновок про те, що залишок може бути певатроном.
Тепер астрономи надали докази того, що Крабовидна туманність дійсно може вважатися певатроном. Вони зафіксували в 2020-2021 роках від залишку гамма-кванти з енергіями від 0,0005 до 1,1 петаелектронвольт, що, на думку вчених, свідчить про наявність у туманності прискорювача електронів до енергій 2,3 петаелектронвольту. Передбачається, що розмір прискорюючої області становить від 0,025 до 0,1 парсека, а магнітне поле оцінюється в 110 мікрогаусс. Аналіз рентгенівських знімків внутрішніх частин туманності показав, що осередок прискорення частинок розташований поблизу ударної хвилі, на відстані 0,1 - 0,14 парсек від пульсара.
Раніше ми розповідали про те, як вчені знайшли неоднорідність у напрямку прильоту космічних променів і виміряли співвідношення ізотопів гелію в них.