この超新星残骸からのガンマ線は、2007 年から望遠鏡で観測されていますが、非常にエネルギーの高い光です。 2020年まで検出されなかった、メキシコのHAWC天文台によって取り上げられたとき、銀河のPeVatronを探している科学者の関心を集めました. ガンマ線が大気に到達すると、地上の望遠鏡で測定できる荷電粒子のシャワーを生成できます。 HAWC からのデータを使用して、科学者は逆方向に作業し、これらのシャワーが超新星残骸から放出されたガンマ線によるものであると判断することができました。 しかし、その光が陽子によって生成されたものなのか、それとも高速の電子によって生成されたものなのかはわかりませんでした。これらの電子は、ガンマ線や低エネルギーの X 線や電波も放射する可能性があります。
PeV 陽子が犯人であることを証明するために、Fang の研究チームは、過去 10 年間に 10 の異なる天文台によって収集された幅広いエネルギーと波長にわたるデータをまとめました。 その後、彼らはコンピューターシミュレーションに目を向けました。 磁場の強さやガス雲の密度などのさまざまな値を微調整することで、研究者は、観測したすべての異なる波長の光を説明するために必要な条件を再現しようとしました。 彼らが何を調整したとしても、電子が唯一の供給源になることはできませんでした。 彼らのシミュレーションは、PeV 陽子を追加の光源として含めた場合にのみ、最高エネルギー データと一致します。
「私たちが得たスペクトルは観測と一致しないため、この放出が主に電子によって生成されることを除外することができました」と、2年前にこの分析を最初に試みたアメリカ・カトリック大学の天文学者、ヘンリケ・フライシュハックは言います。 HAWC データ セットのみを使用します。 フライシュハック氏によると、多波長分析を行うことが重要でした。これにより、たとえば、ある波長で電子数を増やすと、別の波長でデータとシミュレーションが一致しないことを示すことができたため、スペクトル全体を説明する唯一の方法でした。の光は、PeV プロトンの存在下でした。
「この結果には、エネルギー収支に細心の注意を払う必要がありました」と、カリフォルニア大学ロサンゼルス校の天体物理学者である David Saltzberg は言います。 「これが実際に示しているのは、大きな疑問に答えるには、多くの実験と多くの観測所が必要だということです。」
Fang 氏は今後、さらに多くの超新星残骸 PeVatrons が発見されることを期待しており、これは、この発見が他に類を見ないものかどうか、またはすべての恒星の死体が粒子をそのような速度まで加速する能力を持っているかどうかを判断するのに役立ちます。 「これは氷山の一角かもしれません」と彼女は言います。 のような新進気鋭の楽器 チェレンコフ望遠鏡アレイチリとスペインに 100 台以上の望遠鏡が設置されているガンマ線天文台は、私たち自身の銀河系を超えて PeVatrons を見つけることさえできるかもしれません。
サルツバーグはまた、次世代の実験では、超新星残骸から到達するニュートリノ (パイ中間子が崩壊するときにも生成される小さな中性粒子) を確認できるはずだと考えています。 南極でその痕跡を探している IceCube ニュートリノ天文台でこれらを検出することは、パイ中間子の存在を示すため、これらのサイトが PeVatron であることを証明する決定的な証拠となるでしょう。 Fang 氏も同意見です。「IceCube のような望遠鏡が発生源からニュートリノを直接見ることができれば素晴らしいことです。なぜなら、ニュートリノは陽子相互作用のクリーンなプローブであり、電子では作ることができないからです。」
最終的に、私たちの宇宙のペバトロンを見つけることは、星の死の遺物がどのようにして新しい星が誕生する道を開くのか、そして最高エネルギーの粒子がどのようにこの宇宙のサイクルを促進するのかを知るために重要です。 宇宙線は圧力と温度に影響を与え、銀河風を駆動し、超新星残骸のような星の肥沃な領域で分子をイオン化します。 それらの星のいくつかは、独自の惑星を形成し続けるか、ある日爆発して超新星になり、プロセスを最初からやり直す可能性があります.
「宇宙線を研究することは、生命の起源を理解する上で、太陽系外惑星やその他のものを研究することと同じくらい重要です」とカー氏は言います。 「それはすべて非常に複雑なエネルギーシステムです。 そして、私たちは今それを理解しようとしています。」