Högt uppe på den tibetanska platån mätt forskare bara det mest energiska ljuset som någonsin har sett. Dessa fotoner var gammastrålar med energier som översteg 100 biljoner elektronvolt - en hade till och med nästan 500 biljoner elektronvolt energi. Tidigare hade endast fotoner med tiotals biljoner elektronvolt sett.
Forskarna fann att fotonerna hade sitt ursprung i Crab Nebula, en pulsar eller ett kraftfullt snurrande supernova-kvarleva 6,523 ljusår bort.
De nya resultaten upptäcktes med en del av det tibetanska Air Shower Array, ett experiment som använder 4 900 kvadratmeter detektorer för att söka efter högenergipartiklar som kosmiska strålar och gammastrålar. När sådana partiklar träffar den övre atmosfären skapar de duschar av sekundära subatomära partiklar som matrisen upptäcker. Den sällsynta luften över matrisen, som står 14 300 fot (4 300 meter) över havet, gör att fler av de sekundära partiklarna får den till marken.
Genom att studera duschar av sekundära partiklar som kallas muoner kunde forskarna arbeta bakåt för att räkna ut energin och ursprunget för de inkommande gammastrålarna som orsakade duschar. I en ny artikel som accepterades den 13 juni till Physical Review Letters rapporterade astronomer som studerade dessa duschar med Crab Nebula 24 händelser orsakade av fotoner med energier högre än 100 biljoner elektronvolt. Som jämförelse har partiklar av synligt ljus från vår sol bara en energi på några elektronvolt.
"Det är ett mycket, mycket viktigt resultat," berättade Felix Aharonian, professor vid Dublin Institute for Advanced Studies, som inte var inblandad i det nya arbetet, till Live Science. "Det överensstämmer med förväntningarna i stor utsträckning och det kan ha många konsekvenser eftersom det nu är experimentella resultat, inte bara teoretiska spekulationer."
Resultaten hjälper forskare specifikt att förstå hur sådana högenergifotoner skapas, och om det finns en gräns för hur mycket energi de kan ha. Forskarna spekulerade i att i detta fall hade gammastrålarna påskyndats genom en process som kallas Inverse Compton-spridning. Under denna process studsar superhögenergi-elektroner av fotoner med lägre energi, vilket ger fotonerna enorm energi. Dessa elektroner i Crab Nebula kan ha spridit foton med låg energi från den kosmiska bakgrundsstrålningen - några av universums första ljus.
"Vi visste att Crab Nebula var en unik källa i universum," sa Aharonian till Live Science. "Nu ser vi att ja, elektronerna i krabbnebulan accelereras upp till 1 000 biljoner elektronvolt."
Chockvågor i den magnetiska miljön i nebulosan är troligt ansvariga för att accelerera elektronerna till sådana extrema energier. Om det bekräftas skulle detta lägga till krabba nebulån till bara ett par andra föreslagna pulsars i galaxens centrum som kan accelerera elektroner till denna grad.
