Half juli 2026 verscheen in The Astrophysical Journal een artikel dat ons dichter bij het begrip brengt van hoe de meest energetische kosmische stralen in de Melkweg ontstaan. Het gaat over het object LHAASO J1912+1014u – een van de kandidaten voor zogenaamde PeV-trons, die deeltjes kunnen versnellen tot energieën van petaelektronvolt.
Het begon allemaal met gegevens van het Chinese LHAASO-observatorium, gelegen op een hooggelegen plateau. De detectoren registreerden gammastraling met energieën boven 100 TeV van een uitgestrekte bron, die overeenkomt qua coördinaten met het bekende TeV-object HESS J1912+101. Zulke ultra-hoge gammakwanta verschijnen gewoonlijk wanneer versnelde kosmische stralen botsen met atomen van interstellair gas. Maar de belangrijkste vraag bleef: zijn het protonen of elektronen? Leptonic (elektronversnelling) en hadronic (protonversnelling) scenario's geven vergelijkbare gammadieetrs bij zeer hoge energieën, maar vereisen verschillende omstandigheden.
Om dit te achterhalen, nam een team astronomen onder leiding van Tsunefumi Mizuno van de Universiteit van Hiroshima het archief van Fermi-LAT, NASA's orbitale gammatelecoop, onder handen. Ze analyseerden 15 jaar aan waarnemingen in het bereik van 400 MeV tot honderden GeV. Het gebruikelijke model van de galactische diffuse achtergrond liet aanzienlijke resten achter in de gegevens, dus de wetenschappers creëerden een verbeterde versie. Als resultaat verscheen in de buurt van de bron een duidelijk overschot aan straling met een hard spectrum (index rond 2,1). Het kwam ruimtelijk overeen met de positie van de LHAASO/H.E.S.S. bron.
De beslissende stap was het betrekken van de uiterst nauwkeurige FUGIN-gegevens – een overzicht van moleculaire wolken in de koolmonoxidellijn. De onderzoekers construeerden kaarten van gas voor twee waarschijnlijke snelheidscomponenten (ongeveer 25 en 60 km/s). Deze patronen beschreven de GeV-overschot perfect en bevestigden dat de straling inderdaad ontstaat door botsingen van protonen met dichte wolken.
Toen het team het gecombineerde spectrum van GeV tot TeV construeerde, vereiste het leptonic scenario (elektronversnelling) te strenge omstandigheden en kwam het slecht overeen met de bovengrenzen voor röntgenstraling. Het hadronic scenario – protonversnelling – paste daarentegen natuurlijk in de gegevens. Het spectrum van protonen blijkt een index van ≈2,2 te hebben, en de totale energie die erin wordt gestoken, wordt geschat op (1–5)×10⁴⁹ erg, afhankelijk van de afstand. In de buurt van de bron bevindt zich de oude pulsar PSR J1913+1011, die waarschijnlijk het systeem van energie voorziet.
Dit werk is een goed voorbeeld van hoe geduldig verzamelde gegevens en gezamenlijke analyse van verschillende instrumenten stap voor stap de mechanismen kunnen ontrafelen die al miljoenen jaren in onze Melkweg actief zijn. LHAASO blijft nieuwe kandidaten voor PeV-trons vinden, en vergelijkbare onderzoeken tonen aan: velen van hen werken hoogstwaarschijnlijk op protonen. We komen steeds dichter bij het begrijpen waar en hoe de natuur deeltjes versnelt tot energieën die zelfs de krachtigste versnellers op aarde niet kunnen evenaren.
