No alto do platô tibetano, os cientistas mediram a luz mais energética já vista. Esses fótons eram raios gama com energias superiores a 100 trilhões de elétron-volts - um tinha até 500 trilhões de elétron-volts de energia. Anteriormente, apenas fótons com dezenas de trilhões de volts de elétron haviam sido vistos.
Os cientistas descobriram que os fótons se originaram na Nebulosa do Caranguejo, em um pulsar ou em um poderoso remanescente giratório de supernova a 6.523 anos-luz de distância.
Os novos resultados foram descobertos com uma parte do sistema de ducha de ar tibetano, um experimento que usa 4 milhões de pés quadrados (36.900 metros quadrados) de detectores para procurar partículas de alta energia, como raios cósmicos e raios gama. Quando essas partículas atingem a atmosfera superior, elas criam chuvas de partículas subatômicas secundárias que a matriz detecta. O ar rarefeito sobre o conjunto, que fica a 4.300 metros (4.300 metros) acima do nível do mar, permite que mais partículas secundárias cheguem ao solo.
Ao estudar os chuveiros de partículas secundárias chamadas múons, os cientistas puderam trabalhar para trás para descobrir a energia e a origem dos raios gama que causavam os chuveiros. Em um novo artigo aceito em 13 de junho no Physical Review Letters, os astrônomos que estudavam esses chuveiros da Nebulosa do Caranguejo relataram 24 eventos causados por fótons com energias superiores a 100 trilhões de elétron-volts. Em comparação, as partículas de luz visível do nosso sol têm apenas uma energia de alguns elétron-volts.
"É um resultado muito, muito importante", disse Felix Aharonian, professor do Instituto de Estudos Avançados de Dublin, que não estava envolvido com o novo trabalho, à Live Science. "Ele concorda com as expectativas em grande parte e pode ter muitas implicações, porque agora são resultados experimentais, não apenas especulações teóricas".
Os resultados ajudam especificamente os cientistas a entender como esses fótons de alta energia são criados e se há um limite para quanta energia eles podem ter. Os cientistas especularam que, neste caso, os raios gama haviam sido acelerados através de um processo conhecido como espalhamento inverso de Compton. Durante esse processo, elétrons de super alta energia refletem fótons de baixa energia, dando uma tremenda energia aos fótons. Esses elétrons na nebulosa do caranguejo podem ter se espalhado fótons de baixa energia da radiação cósmica de fundo - parte da primeira luz do universo.
"Sabíamos que a nebulosa do caranguejo era uma fonte única no universo", disse Aharonian à Live Science. "Agora vemos que sim, os elétrons na nebulosa do caranguejo são acelerados em até 1.000 trilhões de elétron-volts".
As ondas de choque no ambiente magnético na nebulosa provavelmente são responsáveis por acelerar os elétrons para essas energias extremas. Se confirmado, isso adicionaria a Nebulosa do Caranguejo a apenas alguns outros pulsares propostos no centro da galáxia, capazes de acelerar elétrons nesse grau.
