Обсерватория впервые обнаружила ключевые доказательства предела ускорения космических лучей в W51

Большая обсерватория атмосферных ливней на большой высоте (LHAASO) официально опубликовала точные измерения высокоэнергетического гамма-излучения от комплекса W51, подтвердив, что он является ускорителем космических лучей, разгоняющим частицы до так называемых сверхвысоких энергий (СВЭ, выше 10¹⁴ электронвольт). Результаты также предоставляют ключевые доказательства предела ускорения космических лучей в этом комплексе.

Результаты исследования под названием «Доказательства ускорения частиц до энергий, приближающихся к ПэВ, в комплексе W51» были недавно опубликованы в Интернете в Научный вестникИсследование проводилось Международным сотрудничеством LHAASO под руководством Института физики высоких энергий Китайской академии наук.

Комплекс W51 является одной из крупнейших и наиболее активных звездных фабрик в Млечном Пути и одним из немногих регионов, где подтверждено размещение ускорителей космических лучей с энергией ГэВ. Он играет решающую роль в разгадке вековой тайны происхождения космических лучей.

Исследователи использовали данные эксперимента LHAASO, чтобы впервые расширить измерения энергетического спектра гамма-лучей из этой области до диапазона сверхвысоких энергий. Они ясно наблюдали изгибающуюся структуру в спектре гамма-лучей при десятках ТэВ, что указывает на предел ускорения космических лучей в этой области.

Энергетический спектр, измеренный LHAASO, можно плавно связать с тем, что было измерено коллаборацией Fermi-LAT при более низких энергиях. Охватывая шесть порядков энергии гамма-излучения, спектр предоставляет важные доказательства того, что излучение возникает в результате столкновений космических лучей с молекулярными облаками. Он также указывает на то, что комплекс W51 имеет предел ускорения космических лучей около 400 ТэВ.

«Остаток сверхновой W51C, расположенный в комплексе W51, является наиболее вероятным ускорителем космических лучей, ответственным за широкополосное гамма-излучение», — сказал профессор Ли Чжэ, один из соавторов-корреспондентов.

LHAASO — это крупнейшая национальная научно-техническая инфраструктура, расположенная на горе Хайцзы на высоте 4410 метров в Даочэне, провинция Сычуань, Китай. Она состоит из массива из 5216 детекторов электромагнитных частиц и 1188 мюонных детекторов, распределенных на 1 км²массив черенковских детекторов воды, охватывающий 78 000 м² и массив из 18 широкоугольных черенковских телескопов.

LHAASO был завершен и начал высококачественную стабильную эксплуатацию в июле 2021 года. Это самое чувствительное устройство обнаружения гамма-излучения сверхвысокой энергетическости в мире, характеризующееся большим полем обзора и возможностью работы в любых погодных условиях.