Los rayos gamma de energía ultraalta son rayos gamma con energías de fotones superiores a 100 TeV (0,1 PeV). Tienen una frecuencia superior a 2,42 × 10 28 Hz y una longitud de onda inferior a 1,24 × 10 −20 m. La existencia de estos rayos se confirmó en 2019. [1] En un comunicado de prensa del 18 de mayo de 2021, el Gran Observatorio de Lluvias de Aire a Gran Altitud (LHAASO) de China informó de la detección de una docena de rayos gamma de energía ultraalta con energías superiores a 1 peta- electrón-voltio (cuatrillones de electronvoltios o PeV), incluido uno de 1,4 PeV, el fotón de mayor energía jamás observado. Los autores del informe denominaron PeVatrons a las fuentes de estos rayos gamma PeV.
Los rayos gamma de energía ultraalta son importantes porque pueden revelar la fuente de los rayos cósmicos . Descontando el efecto relativamente débil de la gravedad, viajan en línea recta desde su fuente hasta el observador. Esto es diferente a los rayos cósmicos, cuya dirección de viaje está alterada por campos magnéticos. Es casi seguro que las fuentes que producen rayos cósmicos también producirán rayos gamma, ya que las partículas de rayos cósmicos interactúan con núcleos o electrones para producir fotones o piones neutros que a su vez se desintegran en fotones de energía ultra alta. [2]
La proporción entre hadrones de rayos cósmicos primarios y rayos gamma también da una pista sobre el origen de los rayos cósmicos. Aunque los rayos gamma podrían producirse cerca de la fuente de rayos cósmicos, también podrían producirse mediante la interacción con el fondo cósmico de microondas a través del límite de Greisen-Zatsepin-Kuzmin por encima de 50 EeV. [3]
Los rayos gamma de energía ultraalta interactúan con los campos magnéticos para producir pares positrón-electrón. En el campo magnético de la Tierra, se espera que un fotón de 10 21 eV interactúe a unos 5.000 km sobre la superficie de la Tierra. Las partículas de alta energía luego producen más fotones de menor energía que pueden sufrir el mismo destino. Este efecto crea un haz de varios fotones de rayos gamma de 10 17 eV que se dirigen en la misma dirección que el fotón UHE original. Este haz tiene menos de 0,1 m de ancho cuando incide en la atmósfera. Estos rayos gamma tienen una energía demasiado baja para mostrar el efecto Landau-Pomeranchuk-Migdal . Sólo el campo magnético perpendicular a la trayectoria del fotón provoca la producción de pares, de modo que los fotones que vienen en paralelo a las líneas del campo geomagnético pueden sobrevivir intactos hasta que se encuentran con la atmósfera. Estos fotones que atraviesan la ventana magnética pueden producir lluvias Landau-Pomeranchuk-Migdal. [3]