Neuf sources de rayons gamma de très haute énergie constituent un nouveau catalogue compilé par des chercheurs de l'Observatoire des rayons gamma de l'eau à haute altitude Cherenkov (HAWC). Tous produisent des rayons gamma avec des énergies supérieures à 56 000 milliards d'électrons-volts (TeV) et trois émettent des rayons gamma s'étendant jusqu'à 100 TeV et au-delà, ce qui en fait les sources d'énergie les plus élevées jamais observées dans notre galaxie. Le catalogue aide à expliquer d'où proviennent les particules et comment elles sont accélérées jusqu'à de tels extrêmes.

"La Terre est constamment bombardée de particules chargées appelées rayons cosmiques, mais parce qu'ils sont facturés, ils se plient dans les champs magnétiques et ne pointent pas vers leurs sources. Nous nous appuyons sur les rayons gamma, qui sont produits à proximité des sources des rayons cosmiques, affiner leurs origines, " a déclaré Kelly Malone, astrophysicien au sein du groupe Neutron Science and Technology du Laboratoire national de Los Alamos et membre de la collaboration scientifique HAWC. "Il y a encore de nombreuses questions sans réponse sur les origines et l'accélération des rayons cosmiques. Les rayons gamma de haute énergie sont produits à proximité des sites de rayons cosmiques et peuvent être utilisés pour sonder l'accélération des rayons cosmiques. Cependant, il y a une certaine ambiguïté dans l'utilisation des rayons gamma pour étudier cela, car les rayons gamma de haute énergie peuvent également être produits par d'autres mécanismes, tels que les photons de faible énergie se dispersant des électrons, qui se produit généralement près des pulsars."

Les sources de rayons gamma astrophysiques nouvellement répertoriées ont des énergies environ 10 fois supérieures à celles pouvant être produites à l'aide de collisionneurs de particules expérimentaux sur Terre. Alors que des particules astrophysiques de plus haute énergie ont déjà été détectées, c'est la première fois que des sources galactiques spécifiques sont identifiées. Toutes les sources ont des pulsars extrêmement énergétiques (étoiles à neutrons en rotation hautement magnétisées) à proximité. Le nombre de sources détectées peut indiquer que l'émission à ultra-haute énergie est une caractéristique générique des vents de particules puissants provenant de pulsars noyés dans des nuages ​​de gaz interstellaires appelés nébuleuses, et que d'autres détections seront à venir.

L'observatoire HAWC Gamma-Ray se compose d'un ensemble de réservoirs remplis d'eau perchés sur les pentes du volcan Sierra Negra à Puebla, Mexique, où l'atmosphère est mince et offre de meilleures conditions pour l'observation des rayons gamma. Lorsque ces rayons gamma frappent des molécules dans l'atmosphère, ils produisent des pluies de particules énergétiques. Bien que rien ne puisse voyager plus vite que la vitesse de la lumière dans le vide, la lumière se déplace plus lentement dans l'eau. Par conséquent, certaines particules des gerbes de rayons cosmiques se déplacent plus rapidement que la lumière dans l'eau à l'intérieur des réservoirs des détecteurs HAWC. Les particules plus rapides que la lumière, à son tour, produisent des éclairs de lumière caractéristiques appelés rayonnement Cherenkov. En enregistrant les flashs Cherenkov dans les réservoirs d'eau HAWC, les chercheurs peuvent reconstituer les sources des pluies de particules pour en savoir plus sur les particules qui les ont provoquées en premier lieu.

Les collaborateurs du HAWC prévoient de continuer à rechercher les sources de rayons cosmiques de haute énergie. En combinant leurs données avec des mesures d'autres types d'observatoires comme le neutrino, Radiographie, télescopes radio et optiques, ils espèrent démêler les mécanismes astrophysiques qui produisent les rayons cosmiques qui pleuvent continuellement sur notre planète.

L'étude est publiée dans Lettres d'examen physique .