La scoperta che le nebulose che circondano le pulsar più potenti emettono raggi gamma ad altissima energia potrebbe riscrivere il libro sulle origini galattiche dei raggi. Le pulsar ruotano rapidamente, stelle collassate altamente magnetizzate circondate da nebulose alimentate da venti generati all'interno delle pulsar.

"Abbiamo sfruttato l'ampio campo visivo e le capacità di rilevamento presso l'Osservatorio Cherenkov sull'acqua ad alta quota (HAWC) per cercare una collezione di potenti pulsar. Abbiamo trovato prove significative che l'emissione di raggi gamma ad altissima energia è un caratteristica universale trovata vicino a questi oggetti, "ha detto Kelly Malone, un astrofisico nel gruppo di fisica e applicazioni nucleari e delle particelle presso il Los Alamos National Laboratory e autore principale del nuovo studio della collaborazione HAWC sulla radiazione gamma dalle pulsar.

La collaborazione HAWC comprende più di 100 ricercatori internazionali. Malone ha sviluppato l'algoritmo di stima dell'energia dei raggi gamma utilizzato nel documento e ha condotto l'intera analisi.

La saggezza convenzionale aveva attribuito emissioni di raggi gamma ad altissima energia (più di 56 teraelettronvolt) a sorgenti di neutrini e raggi gamma chiamate PeVatron, che sono associati a questa accelerazione dei raggi cosmici carichi alle energie dei petaelettronvolt. Le energie sono circa cinque volte superiori a quelle prodotte dagli acceleratori sulla Terra. Questo è stato messo in discussione quando, nel 2020, la collaborazione HAWC ha pubblicato un catalogo di nove sorgenti di raggi gamma che emettono oltre 56 teraelettronvolt. Questo è il catalogo di sorgenti astrofisiche con la più alta energia mai prodotto. Il team è stato sorpreso di scoprire che tutte le sorgenti rilevate erano vicine alle pulsar più potenti mai osservate.

Nel nuovo giornale, il team ha cercato segnali di raggi gamma ad altissima energia vicino a pulsar estremamente potenti.

"Troviamo che l'emissione di energia ultraelevata sembra essere una caratteristica generica per questi oggetti. I raggi gamma sono probabilmente creati dalle interazioni nel vento della pulsar. Questo ci consente di creare un quadro più completo di come i raggi gamma più energetici mai rilevati sono creati nella nostra galassia, " disse Malone. "Ora che sappiamo che le nebulose pulsar vento emettono a queste energie, possiamo concentrarci sulla rilevazione di più di loro con ricerche più lunghe ed esperimenti più sensibili".

La collaborazione HAWC ha recentemente costruito un aggiornamento al rivelatore che è più sensibile ai raggi gamma a più alta energia. Inoltre, il previsto esperimento del Southern Wide-field Gamma-ray Observatory (SWGO) sarà estremamente sensibile al di sopra dei 50 teraelettronvolt e sarà in grado di eseguire studi dettagliati sulle emissioni associate alle pulsar.

L'Osservatorio HAWC è composto da una serie di serbatoi pieni d'acqua in alto sui fianchi del vulcano Sierra Negra a Puebla, Messico, dove la sottile atmosfera offre condizioni migliori per l'osservazione dei raggi gamma. Quando i raggi gamma colpiscono le molecole nell'atmosfera producono piogge di particelle energetiche. Quando alcune particelle nelle piogge di raggi cosmici viaggiano colpiscono l'acqua all'interno dei serbatoi del rivelatore HAWC, producono lampi di luce chiamati radiazioni Cherenkov. Studiando questi lampi di Cherenkov, i ricercatori ricostruiscono le fonti delle piogge di particelle per conoscere le particelle che le hanno causate.

La carta, "La prova che i raggi gamma ad altissima energia sono una caratteristica universale vicino a potenti pulsar, " è pubblicato in Le Lettere del Giornale Astrofisico .