En haut du plateau tibétain, les scientifiques viennent de mesurer la lumière la plus énergique jamais vue. Ces photons étaient des rayons gamma avec des énergies dépassant 100 billions d'électronvolts - l'un d'eux avait même près de 500 billions d'électronvolts d'énergie. Auparavant, seuls des photons avec des dizaines de billions d'électronvolts avaient été vus.
Les scientifiques ont découvert que les photons provenaient de la nébuleuse du crabe, d'un pulsar ou d'un puissant reste de supernova en rotation à 6523 années-lumière.
Les nouveaux résultats ont été découverts avec une partie du réseau de douche à air tibétain, une expérience qui utilise 4 millions de pieds carrés (36 900 mètres carrés) de détecteurs pour rechercher des particules de haute énergie comme les rayons cosmiques et les rayons gamma. Lorsque de telles particules atteignent la haute atmosphère, elles créent des averses de particules subatomiques secondaires que le réseau détecte. L'air raréfié au-dessus du réseau, qui se trouve à 14 100 pieds (4 300 mètres) au-dessus du niveau de la mer, permet à davantage de particules secondaires de se rendre au sol.
En étudiant les douches de particules secondaires appelées muons, les scientifiques ont pu travailler en arrière pour déterminer l'énergie et l'origine des rayons gamma entrants qui ont provoqué les douches. Dans un nouvel article accepté le 13 juin dans Physical Review Letters, les astronomes étudiant ces douches de nébuleuses de crabe ont rapporté 24 événements causés par des photons avec des énergies supérieures à 100 billions d'électronvolts. En comparaison, les particules de lumière visible de notre soleil n'ont qu'une énergie de quelques électronsvolts.
"C'est un résultat très, très important", a déclaré à Live Science Felix Aharonian, professeur au Dublin Institute for Advanced Studies, qui n'était pas impliqué dans le nouveau travail. "Il est d'accord avec les attentes dans une large mesure et cela pourrait avoir beaucoup d'implications car maintenant ce sont des résultats expérimentaux, pas seulement des spéculations théoriques."
Les résultats aident spécifiquement les scientifiques à comprendre comment ces photons de haute énergie sont créés et s'il y a une limite à la quantité d'énergie qu'ils peuvent avoir. Les scientifiques ont émis l'hypothèse que dans ce cas, les rayons gamma avaient été accélérés grâce à un processus appelé diffusion Inverse Compton. Au cours de ce processus, les électrons de très haute énergie rebondissent sur les photons de faible énergie, ce qui donne aux photons une énergie énorme. Ces électrons dans la nébuleuse du crabe peuvent avoir dispersé des photons de faible énergie provenant du rayonnement de fond cosmique - une partie de la première lumière de l'univers.
"Nous savions que la nébuleuse du crabe était une source unique dans l'univers", a expliqué Aharonian à Live Science. "Maintenant, nous voyons que oui, les électrons de la nébuleuse du crabe sont accélérés jusqu'à 1 000 milliards d'électronvolts."
Les ondes de choc dans l'environnement magnétique de la nébuleuse sont probablement responsables de l'accélération des électrons à de telles énergies extrêmes. Si cela est confirmé, cela ajouterait la nébuleuse du crabe à quelques autres pulsars proposés au centre de la galaxie, pensés capables d'accélérer les électrons à ce degré.
