Upptäckten att nebulosorna som omger de mest kraftfulla pulsarerna pumpar ut ultrahögenergigammastrålar skulle kunna skriva om boken om strålarnas galaktiska ursprung. Pulsarerna roterar snabbt, starkt magnetiserade kollapsade stjärnor omgivna av nebulosor som drivs av vindar som genereras inuti pulsarerna.

"Vi utnyttjade det breda synfältet och undersökningsmöjligheterna vid High Altitude Water Cherenkov Observatory (HAWC) för att söka runt en samling kraftfulla pulsarer. Vi hittade betydande bevis för att ultrahögenergigammastrålning är en universell funktion som finns nära dessa objekt, " sa Kelly Malone, en astrofysiker i Nuclear and Particle Physics and Applications-gruppen vid Los Alamos National Laboratory och huvudförfattare till HAWC Collaborations nya studie av gammastrålning från pulsarer.

HAWC Collaboration omfattar mer än 100 internationella forskare. Malone utvecklade algoritmen för energiuppskattning av gammastrålar som används i tidningen och ledde hela analysen.

Konventionell visdom hade tillskrivit ultrahögenergi (mer än 56 teraelektronvolt) gammastrålning till källor för neutriner och gammastrålar som kallas PeVatrons, som är associerade med denna acceleration av laddade kosmiska strålar till petaelektronvoltenergier. Energierna är ungefär fem gånger högre än de som produceras av acceleratorer på jorden. Detta kom i fråga när, år 2020, HAWC Collaboration släppte en katalog med nio gammastrålningskällor som avger över 56 teraelektronvolt. Det är den högsta energikatalogen över astrofysiska källor som någonsin producerats. Teamet blev förvånade när de upptäckte att alla de upptäckta källorna var nära de mest kraftfulla pulsarerna som någonsin observerats.

I den nya tidningen, teamet sökte efter ultrahögenergi-gammastrålningssignaler nära extremt kraftfulla pulsarer.

"Vi finner att ultrahög energiemission verkar vara en generisk egenskap för dessa objekt. Gammastrålningen skapas sannolikt av interaktioner i pulsarvinden. Detta gör att vi kan skapa en mer fullständig bild av hur de mest energirika gammastrålar som någonsin upptäckts skapas i vår galax, " sa Malone. "Nu när vi vet att pulsarvindnebulosor sänder ut vid dessa energier, vi kan fokusera på att upptäcka fler av dem med längre sökningar och känsligare experiment."

HAWC Collaboration konstruerade nyligen en uppgradering av detektorn som är mer känslig för gammastrålar med högsta energi. Dessutom, det planerade Southern Wide-field Gamma-ray Observatory (SWGO)-experimentet kommer att vara extremt känsligt över 50 teraelektronvolt och kommer att kunna utföra detaljerade studier av emissioner associerade med pulsarer.

HAWC-observatoriet består av en rad vattenfyllda tankar högt på flankerna av vulkanen Sierra Negra i Puebla, Mexiko, där den tunna atmosfären ger bättre förutsättningar för att observera gammastrålar. När gammastrålar träffar molekyler i atmosfären producerar de regnskurar av energiska partiklar. När vissa partiklar i kosmiska strålduschar träffar vattnet inuti HAWC-detektortankarna, de producerar ljusblixtar som kallas Cherenkov-strålning. Genom att studera dessa Cherenkov-blixtar, forskare rekonstruerar källorna till partikelskurarna för att lära sig om partiklarna som orsakade dem.

Pappret, "Bevis på att ultrahögenergigammastrålar är en universell egenskap nära kraftfulla pulsarer, " publiceras i The Astrophysical Journal Letters .