Астрономы обнаружили новый источник высокоэнергетического гамма-излучения LHAASO J2108+5157 по вызванному им дождю частиц в атмосфере Земли. Об открытии сообщается в статье, опубликованной в репозитории препринтов arXiv.
Источники, испускающие гамма-излучение с энергией фотонов от 100 гигаэлектронвольт (ГэВ) до 100 тераэлектронвольт (ТэВ), называются источниками гамма-излучения очень высокой энергии (VHE), а источники с энергией фотонов выше 0,1 петаэлектронвольт (ПэВ) известны как источники гамма-излучения сверхвысокой энергии (UHE). Природа этих источников до конца не изучена, поэтому астрономы постоянно ищут объекты этого типа, чтобы охарактеризовать их и раскрыть загадочные механизмы, порождающие излучение.
Новый поиск источников гамма-излучения был проведен с помощью LHAASO — высокогорной обсерватории, наблюдающей за атмосферными линиями из вторичных субатомных частиц, образованными в результате столкновения высокоэнергетических космических лучей с земной атмосферой. Исследователи наблюдали значительный избыток ливней, индуцированных гамма-излучением в диапазоне энергий 25-100 ТэВ и более 100 ТэВ. По словам ученых, это первый источник, обнаруженный в диапазоне сверхвысоких энергий, который не сопровождается излучением очень высокой энергии.
LHAASO J2108+5157 представляет собой источник с протяженностью менее 0,39 градуса. Хотя, возможно, источник является точечным, а его протяженная морфология просто результат ограниченных данных. Поблизости от него нет источников рентгеновских лучей за исключением затменной двойной системы RX J2107.3+5202, которая удалена на угловое расстояние 0,3 градуса. Показано, что LHAASO J2108+5157 связан с молекулярным облаком, известным как [MML2017] 4607. Облако расположено на расстоянии около 10 700 световых лет от Земли и содержит 8469 солнечных масс.
Как отмечают астрофизики, излучение сверхвысокой энергии может быть вызвано высокоэнергетическими протонами, когда те сталкиваются с окружающим плотным газом в составе молекулярного облака. Гамма-лучи возникают при распаде π0-мезонов, образующихся в результате неупругих столкновений между ускоренными протонами и молекулами газа.