Teleskop upptäcker gammastrålning från blasar 8 miljarder ljusår bort

Teleskop vid Roque de los Muchachos-observatoriet på La Palma i Spanien har fångat upp mycket energirik gammastrålning från OP 313. Detta gör den till den mest avlägsna blasar som någonsin observerats vid dessa energier. Resultaten, som offentliggjordes den 15 augusti av CTAO LST-samarbetet och MAGIC-samarbetet och publicerades i Astronomy & Astrophysics, beskriver observationer av fotoner som färdats i ungefär 8 miljarder år för att nå jorden.phys+1

En rekordbrytande upptäckt

OP 313, en kvasar med platt radiospektrum belägen vid en rödförskjutning på 0,997, upptäcktes först vid mycket höga energier av teleskopportotypen LST-1 under ett ovanligt kraftigt utbrott i december 2023. Den gemensamma artikeln presenterar nu detaljerade uppföljande observationer som gjorts med LST-1:s 23-metersspegel och de tolv 17-meters MAGIC-teleskopen, där deras data kombineras med mätningar av lägre energi från andra anläggningar.uni.lodz+2

Gammastrålningen som upptäcktes från OP 313 sändes ut under en era precis efter "kosmisk middag", en period för cirka 11 milliarder år sedan då universum upplevde sin mest intensiva stjärn- och galaxbildning. När dessa fotoner färdades genom kosmos interagerade de med det utomgalaktiska bakgrundsljuset: ett diffust strålningsfält som producerats av alla stjärnor och galaxer genom den kosmiska historien. De förlorade intensitet genom en process som kallas parbildning, där gammastrålningsenergi omvandlas till elektron-positronpar.phys+1

Kartlägger universums ljusbudget

Genom att analysera hur gammastrålningssignalen försvagades under sin 8 miljarder år långa resa har forskarna kunnat fastställa strikta övre gränser för den maximala tätheten av utomgalaktiskt bakgrundsljus (EBL) som universum kan innehålla. "Denna process minskar intensiteten på gammastrålningen. Endast ett svagt sken når jorden, där teleskopen är placerade, oavsett hur intensiv strålningen är vid sin källa", säger Axel Arbet-Engels, forskare vid Max Planck-institutet för fysik och korresponderande författare till artikeln.mpg

Forskarlaget fastställde att den intensiva strålningen drev av relativistiska elektroner som accelererats till nära ljusets hastighet i OP 313:s plasmajet. Dessa överförde energi till fotoner med lägre energi och lyfte dem till mycket energirik gammastrålning.phys+1

En testbädd för framtida teleskop

Upptäckten fungerar som en tidig validering av prestandan för LST-1, som fortfarande befinner sig i sin idrifttagningsfas. Den 15 oktober kommer LST-samarbetet att inviga en komplett deluppställning med fyra LST-teleskop på La Palma-anläggningen. Denna är utformad för att pressa observatoriets känslighet ner till 20 GeV och utöka observationshorisonten för gammastrålning till ännu större avstånd.uni.lodz+1