Uma pergunta de longa data na astrofísica parece finalmente ter sido respondida, graças a uma coleção de grandes tanques de água de alta tecnologia em uma montanha no México.
Os dados de High-Altitude Water Cherenkov (HAWC) mostram que os raios cósmicos de maior energia não vêm de supernovas, mas de aglomerados de estrelas.
“A origem dos raios cósmicos de mais alta energia na galáxia tem sido uma questão em aberto na astrofísica por mais de 60 anos”, disse Patrick Harding, astrofísico do Laboratório Nacional de Los Alamos que faz pesquisas usando HAWC. “Muito poucas regiões da galáxia têm o poder de produzir partículas de alta energia e os ambientes necessários para impulsionar essas partículas para as energias do petaeletronVolt (PeV) que são vistas nos raios cósmicos de mais alta energia. E a maioria das regiões esperadas para produzir as partículas foram descartadas nos últimos anos por observatórios de alta energia. ”
“Neste artigo, descobrimos raios gama de alta energia provenientes de Cygnus OB2, um local de nascimento de estrelas massivas localizadas dentro da superbolha ‘Cygnus Cocoon’, o que significa que é provavelmente a fonte desses raios cósmicos galácticos de alta energia”, disse Harding.
Os raios cósmicos foram observados atingindo a atmosfera da Terra em energias PeV pelos tanques de detecção no observatório HAWC perto de Puebla, no México. Em vez de supernovas, este trabalho mostra que aglomerados de estrelas como o Cygnus Cocoon servem como “PeVatrons” – aceleradores PeV capazes de criar partículas de alta energia que viajam pela galáxia.
Os algoritmos usados para analisar os fótons HAWC de alta energia, que foram usados em um artigo publicado hoje na Nature Astronomy, foram desenvolvidos pela pesquisadora de pós-doutorado de Los Alamos Kelly Malone. Além disso, o artigo que primeiro identificou o Cocoon como um emissor significativo de raios gama de alta energia usando o catálogo de alta energia do HAWC, também foi liderado por Malone, que é o líder do Galactic Science Working Group dentro do HAWC.
“HAWC é o primeiro observatório a detectar raios gama vindos do céu com energias acima de 100 TeV. Este alcance de alta energia nos permite responder a questões fundamentais sobre nossa galáxia”, disse Malone.
As consequências deste resultado são relevantes para várias áreas do estudo astrofísico de Los Alamos: O transporte de raios cósmicos e suas interações com o meio circundante são de interesse do Laboratório e, em particular, os estudos de Los Alamos que tipos de fontes astronômicas podem acelerar de forma eficiente raios cósmicos de alta energia, e cujo mecanismo de aceleração permite. Identificar uma fonte desses raios cósmicos de alta energia levará a uma maior compreensão teórica desses mecanismos.
A pesquisa foi conduzida principalmente por Petra Huentemeyer, professora de física da Michigan Technological University, juntamente com a graduada da MTU Binita Hona (agora pós-doutoranda na University of Utah), estudante de doutorado Dezhi Huang, ex-pós-doutoranda da MTU Henrike Fleischhack (agora na Catholic University / NASA GSFC / CRESST II), Sabrina Casanova no Instituto de Física Nuclear da Academia Polonesa de Ciências em Cracóvia, Ke Fang na Universidade de Wisconsin e Roger Blandford na Universidade de Stanford, junto com vários outros colaboradores do Observatório HAWC.
O papel: observações do HAWC da aceleração de raios cósmicos de altíssima energia no Cygnus Cocoon, Nature Astronomy, 11 de março de 2021, DOI: 10.1038 / s41550-021-01318-y
O financiamento: a pesquisa HAWC é financiada pela National Science Foundation (NSF), o Departamento de Energia dos EUA, Escritório de Ciência, o programa LDRD do Laboratório Nacional de Los Alamos, CONACyT, México, e o Centro de Ciência Polonês (entre outros).
Publicado em 13/03/2021 12h54
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