O Large High Altitude Air Shower Observatory (LHAASO), uma das principais instalações de infraestrutura de ciência e tecnologia nacional da China, mediu com precisão o brilho de mais de 3,5 ordens de magnitude da vela padrãoem astronomia de alta energia, calibrando assim um novo padrãopara ultra- fontes de raios gama de alta energia (UHE). A vela padrãoéa famosa Nebulosa do Caranguejo, que evoluiu a partir da "estrela convidada" registrada pelos astrônomos imperiais da Dinastia Song da China.

LHAASO também descobriu um fa³ton com energia de 1,1 PeV (1 PeV = um quatrilha£o de elanãtronvolts), indicando a presença de um acelerador de elanãtrons extremamente poderoso - cerca de um danãcimo do tamanho do sistema solar - localizado na regia£o central do Caranguejo Nebulosa. O acelerador pode energizar elanãtrons a umnível20.000 vezes maior do que o Large Electron-Positron Collider (LEP) do CERN jamais pode atingir, aproximando-se assim do limite tea³rico absoluto imposto pela eletrodina¢mica cla¡ssica e magnetohidrodina¢mica ideal.

Os resultados sera£o publicados na Science em 8 de julho. A LHAASO International Collaboration, que éliderada pelo Instituto de Fa­sica de Altas Energias da Academia Chinesa de Ciências, concluiu este estudo.

A Nebulosa do Caranguejo estãoa 6.500 anos-luz da Terra. Ele nasceu em uma explosão de supernova brilhante em 1054 DC. a‰ o primeiro remanescente de supernova identificado pela astronomia moderna com um registro hista³rico claro. A nebulosa abriga um pulsar energanãtico com um período de 30 milissegundos. A magnetosfera de rotação rápida do pulsar impulsiona um poderoso vento composto de pares elanãtron-pa³sitron movendo-se quase a  velocidade da luz. Os elanãtrons / pa³sitrons no vento do pulsar aceleram ainda mais para energias mais altas, uma vez que o vento encontra o meio ambiente. A nebulosa éproduzida pela radiação dos elanãtrons / pa³sitrons acelerados.

A Nebulosa do Caranguejo éuma das poucas fontes que foi medida em todas as bandas de energia, ou seja, ra¡dio, infravermelho, a³ptico, ultravioleta, raio-X e raio-gama. Seu espectro foi extensivamente estudado durante décadas por muitos observadores. Como uma fonte de alta energia brilhante e esta¡vel, a Nebulosa do Caranguejo éconsiderada a vela padrãopara muitas faixas de energia diferentes. Nessa qualidade, serve de referaªncia para a medição de outras fontes.

O LHAASO mediu o espectro da Nebulosa do Caranguejo na extremidade de maior energia, cobrindo a ampla faixa de 0,0005-1,1 PeV. Ele confirmou medições das últimas décadas. Ele também alcana§ou uma medição precisa na banda UHE (0,3-1,1 PeV) pela primeira vez, calibrando assim o brilho da vela padrãoem uma faixa de energia sem precedentes.

Entre as 12 fontes de raios gama UHE descoberta anteriormente pelo LHAASO, a Nebulosa do Caranguejo foi identificada como uma das duas fontes capazes de emitir fa³tons PeV, e éa única fonte com uma contraparte astrofa­sica definida. O fa³ton medido de 1,1 PeV fornece evidência direta para a aceleração de elanãtrons de 2,3 PeV na fonte. Essa energia écerca de 20.000 vezes a energia máxima alcana§a¡vel do mais poderoso acelerador de elanãtrons feito pelo homem, o LEP, que éo predecessor do LHC. Como os elanãtrons de alta energia sofrem forte perda de energia em um campo magnanãtico, o acelerador na Nebulosa do Caranguejo deve operar com uma eficiência incrivelmente alta para equilibrar a enorme perda de energia. De acordo com a medição do LHAASO, sua eficiência de aceleração pode chegar a 15% do limite superior tea³rico, ultrapassando assim a da onda de explosão de supernova por um fator de 1.000. Isso representa desafios para o paradigma padrãode aceleração de elanãtrons na astrofa­sica de alta energia. Uma análise aprofundada e discussão deste ta³pico são detalhadas no presente artigo em Ciência .

O LHAASO éuma importante instalação de infraestrutura cienta­fica e tecnologiica nacional com foco na observação e pesquisa de raios ca³smicos. Ele estãolocalizado a 4.410 metros acima doníveldo mar no Monte. Haizi no condado de Daocheng, prova­ncia de Sichuan, cobre uma área de cerca de 1,36 km 2 . a‰ composto por 5.195 detectores departículas eletromagnanãticas e 1.188 detectores de muons localizados no complexo de quila´metros quadrados, um conjunto de detectores Cherenkov de 78.000 m 2 de águae 18 telesca³pios Cherenkov de amplo campo de visão. Usando essas quatro técnicas, o LHAASO serácapaz de medir chuvas de ar geradas por raios ca³smicos ou raios gama de forma omnidirecional com maºltiplas varia¡veis ​​simultaneamente.

Informações ba¡sicas sobre aspartículas incidentes, como direção de chegada, tipo e energia , podem ser medidas por meio da reconstrução dos chuveiros. A descoberta publicada recentemente demonstra que o LHAASO écapaz de cruzar medições usando várias técnicas de detecção, garantindo resultados confia¡veis ​​e precisos. O LHAASO seráconclua­do este maªs e colocado em operação. Com a expectativa de detectar 1-2 fa³tons com energias em torno de 1 PeV da Nebulosa do Caranguejo a cada ano, o quebra-cabea§a do acelerador de elanãtrons ca³smico PeV serádesvendado nos pra³ximos anos.