Høyt oppe på det tibetanske platået målte forskerne bare det mest energiske lyset som noen gang er sett. Disse fotonene var gammastråler med energier over 100 billioner elektronvolt - en hadde til og med nesten 500 billioner elektronvolt energi. Tidligere var det bare sett fotoner med titalls billioner elektronvolt.
Forskerne fant at fotonene hadde sin opprinnelse i Crab Nebula, en pulsar, eller en kraftig spinnende supernova-rest 6,523 lysår unna.
De nye resultatene ble oppdaget med en del av det tibetanske Air Shower Array, et eksperiment som bruker 36 900 kvadratmeter detektorer for å søke etter høyenergipartikler som kosmiske stråler og gammastråler. Når slike partikler treffer den øvre atmosfæren, skaper de dusjer av sekundære subatomære partikler som matrisen oppdager. Den sjeldne luften over matrisen, som står 14 300 fot (4.300 meter) over havet, gjør at flere av sekundærpartiklene kan komme seg til bakken.
Ved å studere dusjer av sekundære partikler kalt muons, kunne forskerne jobbe bakover for å finne ut energien og opprinnelsen til de innkommende gammastrålene som forårsaket dusjen. I en ny artikkel som ble akseptert 13. juni til Physical Review Letters, rapporterte astronomer som studerte disse Crab Nebula-dusjene 24 hendelser forårsaket av fotoner med energier høyere enn 100 billioner elektronvolt. Til sammenligning har partikler med synlig lys fra solen vår bare en energi på noen få elektronvolt.
"Det er et veldig, veldig viktig resultat," sa Felix Aharonian, professor ved Dublin Institute for Advanced Studies, som ikke var involvert i det nye arbeidet, til Live Science. "Det stemmer med forventningen i stor grad, og det kan ha mange implikasjoner fordi det nå er eksperimentelle resultater, ikke bare teoretiske spekulasjoner."
Resultatene hjelper forskere spesielt til å forstå hvordan slike høyenergi-fotoner lages, og om det er en grense for hvor mye energi de kan ha. Forskerne spekulerte i at i dette tilfellet hadde gammastrålene blitt akselerert gjennom en prosess kjent som Inverse Compton-spredning. Under denne prosessen spretter superhøyeenergi-elektrononer av lavere energifotoner, noe som gir fotonene enorm energi. Disse elektronene i Krabbe-tåken kan ha spredt fotoner med lav energi fra den kosmiske bakgrunnsstrålingen - noe av universets første lys.
"Vi visste at Crab Nebula var en unik kilde i universet," sa Aharonian til Live Science. "Nå ser vi at ja, elektronene i Crab Nebula er akselerert opp til 1000 billioner elektronvolter."
Sjokkbølger i det magnetiske miljøet i tåken er sannsynligvis ansvarlig for å akselerere elektronene til så ekstreme energier. Hvis bekreftet, vil dette legge Krabbe-tåken til bare et par andre foreslåtte pulsarer i sentrum av galaksetanken som er i stand til å akselerere elektroner i denne grad.
