Los rayos gamma de muy alta energía ( VHEGR ) son radiaciones gamma con energías de fotones de 100 GeV ( gigaelectronvoltios ) a 100 TeV (teraelectronvoltios), es decir, de 10 11 a 10 14 electronvoltios . [1] Esto es aproximadamente igual a longitudes de onda entre 10 −17 y 10 −20 metros, o frecuencias de 2 × 10 25 a 2 × 10 28 Hz. Estos niveles de energía se han detectado a partir de emisiones de fuentes astronómicas, como algunos sistemas estelares binarios que contienen un objeto compacto . [1] Por ejemplo, la radiación emitida por Cygnus X-3 se ha medido en rangos que van desde GeV hasta niveles de exa electronvoltios . [1] Otras fuentes astronómicas incluyen BL Lacertae , [2] 3C 66A [3] Markarian 421 y Markarian 501 . [4] Existen varias otras fuentes que no están asociadas con cuerpos conocidos. Por ejemplo, el catálogo HESS contenía 64 fuentes en noviembre de 2011. [5]
Los instrumentos para detectar esta radiación miden comúnmente la radiación Cherenkov producida por partículas secundarias generadas por un fotón energético que ingresa a la atmósfera terrestre. [3] Este método se llama técnica Cherenkov atmosférica de imágenes o IACT . Un fotón de alta energía produce un cono de luz confinado a 1° de la dirección original del fotón. Cada cono de luz ilumina unos 10.000 m 2 de la superficie terrestre. Con la tecnología actual se puede detectar un flujo de 10 −7 fotones por metro cuadrado por segundo, siempre que la energía sea superior a 0,1 TeV. [3] Los instrumentos incluyen el planeado Cherenkov Telescope Array , GT-48 en Crimea, MAGIC en La Palma , el Sistema Estereoscópico de Alta Energía (HESS) en Namibia [6] VERITAS [7] y Chicago Air Shower Array que cerró en 2001. Rayos cósmicos También producen destellos de luz similares, pero se pueden distinguir según la forma del destello de luz. Además, tener más de un telescopio observando simultáneamente el mismo lugar puede ayudar a excluir los rayos cósmicos. [8] Se pueden detectar extensas lluvias de partículas en el aire para rayos gamma por encima de 100 TeV. Se pueden utilizar detectores de centelleo de agua o conjuntos densos de detectores de partículas para detectar estas lluvias de partículas. [8]
Las lluvias de partículas elementales producidas por rayos gamma también se pueden distinguir de las producidas por rayos cósmicos por la profundidad máxima de la lluvia mucho mayor y la cantidad mucho menor de muones . [7]
Los rayos gamma de muy alta energía tienen una energía demasiado baja para mostrar el efecto Landau-Pomeranchuk-Migdal . Sólo los campos magnéticos perpendiculares a la trayectoria del fotón provocan 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 formar una lluvia Landau-Pomeranchuk-Migdal. [9]
Los rayos gamma de muy alta energía son importantes porque pueden revelar la fuente de los rayos cósmicos . Viajan en línea recta (en el espacio-tiempo) desde su fuente hasta un 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 . [8]
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 interacciones con el fondo cósmico de microondas a través del límite de Greisen-Zatsepin-Kuzmin por encima de 50 EeV. [9]
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