La primera detección de fotones con más de 100 TeV de una fuente astrofísica

La nebulosa del Cangrejo (M1, NGC 1952, Taurus X-1) es el remanente de una supernova. En su centro está el púlsar PSR B0531+21, que gira a 30 revoluciones por segundo, emitiendo rayos gamma, rayos X y ondas de radio. El observatorio de rayos gamma del Tibet (Tibet ASγ Observatory) ha observado 24 fotones con una energía mayor de 100 TeV en la dirección de la nebulosa del Cangrejo. El fondo de ruido esperado se estima en 5.5 fotones, así que los 24 fotones tienen una confianza estadística de 5.6 sigmas. Así proclaman la primera observación de fotones de una fuente astrofísica con una energía tan elevada.

El artículo es The Tibet ASγ Collaboration, “First Detection of Photons with Energy Beyond 100 TeV from an Astrophysical Source,” Physical Review Letters (Accepted), arXiv:1906.05521 [astro-ph.HE] (13 Jun 2019).

El observatorio Tibet ASγ está formado por una matriz de 697 contadores de centelleo en una matriz separados por una distancia de 7.5 metros y 36 contadores de centello separados por 15 metros. El umbral de energía para la detección es de 3 TeV con una frecuencia de adquisición de datos de 1.5 kHz, lo que implica unos 26 GB/día. La resolución angular estimada usando la sombra de la Luna en algo menos de un grado en el cielo (recuerda que la Luna y el Sol en el cielo tienen un diámetro de medio grado).

Los fotones de los rayos cósmicos procedentes de la nebulosa del Cangrejo con energía superior a 10 TeV han sido detectados con 18.3 sigmas. Para energías superiores a 100 TeV se han detectado 24 fotones sobre un fondo de ruido estimado en 5.5 fotones; esto supone un exceso de 18.5 fotones, que corresponde a una observación con 5.6 sigmas de significación estadística. Esta figura muestra el espectro de energía de los fotones de la nebulosa del Cangrejo medido con cuatro instrumentos. Los detectores de Cherenkov llamados HEGRA, MAGIC y HESS, y el detector de rayos gamma Tibet ASγ. El espectro corresponde a una ley de potencia con (dN/dE) = (1.49 ± 0.09) × 10−15 (E/40 TeV)−2.91±0.04 cm−2 s−1 TeV−1, en el rango de energías entre 3 y ~400 TeV (el observable por Tibet ASγ). Sin lugar a dudas un gran éxito para este observatorio de rayos gamma.