Els raigs gamma d'energia ultraalta són raigs gamma amb energies fotòniques superiors als 100 TeV (0.1 PeV). La seva freqüència és, per tant, superior a 2,42 × 10²⁸ Hz i la seva longitud d'ona inferior a 1,24 × 10⁻²⁸ m. L'existència d'aquests raigs es va confirmar el 2019. En un comunicat del 18 de maig de 2021, l'observatori LHAASO al Tibet va informar de la detecció d'una dotzena de raigs gamma amb energies superiors a 1 peta-electron-volt (quadrilió d'electron-volts o PeV), inclòs un d'1,4 PeV, el fotó d'energia més alta mai observat. Els autors de l'informe han anomenat "PeVatrons" les fonts d'aquests raigs gamma. El 2024, el LHAASO va anunciar la detecció d'un raig gamma de 2,5 PeV originat a la regió Cygnus X.
Importància Els raigs gamma d'energia ultraalta són importants perquè poden revelar l'origen dels raigs còsmics més energètics de l'univers. Descartant l'efecte relativament feble de la gravetat, viatgen en línia recta des de la seva font fins a la seva mesura a la Terra. Aquest fet els diferencia dels raigs còsmics carregats (majoritàriament protons), la direcció del qual és alterada per camps magnètics galàctics i intergalàctics. Les mateixes fonts astrofísiques que produeixen raigs còsmics produeixen raigs gamma, car les partícules produïdes interactuen amb nuclis o electrons tot produint fotons o pions neutres que al seu torn es desintegren en fotons d'energia ultraalta.
La proporció entre raigs còsmics primaris hadrònics i raigs gamma aporta també pistes sobre l'origen dels raigs còsmics. Tot i que els raigs gamma es podrien produir a prop de la font dels raigs còsmics, també es podrien generar per interacció amb el fons còsmic de microones resultant en un límit màxim d'energia (Greisen-Zatsepin-Kuzmin) per sobre de 50 EeV.
Els raigs gamma d'energia ultraalta interactuen amb camps magnètics tot produint parells positró-electró. En el camp magnètic terrestre, s'espera que un fotó de 10²¹ eV interactuï a uns 5000 km per sobre de la superfície terrestre. Les partícules d'alta energia produeixen altres fotons de més baixa energia. Aquest efecte crea un feix de diversos fotons de raigs gamma de 1017 eV que es dirigeixen en la mateixa direcció que el fotó original. Aquest feix és inferior a 0,1 m d'amplada quan colpeja l'atmosfera. Aquests raigs gamma tenen una energia massa baixa per a patir l'efecte Landau-Pomeranchuk-Migdal. Només un camp magnètic perpendicular a la trajectòria del fotó provoca la producció de parells, de manera que els fotons que vénen en paral·lel a les línies del camp geomagnètic poden sobreviure intactes fins que es troben amb l'atmosfera. Aquests fotons que entren a través de la finestra magnètica poden produir cascades de Landau-Pomeranchuk-Migdal.
Referències
Enllaços externs
Air shower detection of diffuse PeV gamma-rays
Categoria:Raigs gamma Categoria:Fenòmens astronòmics