Skip to search
Skip to main content
Back to Search
Start Over
Peta-electron volt gamma-ray emission from the Crab Nebula
Authors :
The LHAASO Collaboration Cao, Zhen Aharonian, F. An, Q. Axikegu Bai, L. X. Bai, Y. X. Bao, Y. W. Bastieri, D. Bi, X. J. Bi, Y. J. Cai, H. Cai, J. T. Cao, Zhe Chang, J. Chang, J. F. Chen, B. M. Chen, E. S. Chen, J. Chen, Liang Chen, Long Chen, M. J. Chen, M. L. Chen, Q. H. Chen, S. H. Chen, S. Z. Chen, T. L. Chen, X. L. Chen, Y. Cheng, N. Cheng, Y. D. Cui, S. W. Cui, X. H. Cui, Y. D. Piazzoli, B. D'Ettorre Dai, B. Z. Dai, H. L. Dai, Z. G. Danzengluobu della Volpe, D. Dong, X. J. Duan, K. K. Fan, J. H. Fan, Y. Z. Fan, Z. X. Fang, J. Fang, K. Feng, C. F. Feng, L. Feng, S. H. Feng, Y. L. Gao, B. Gao, C. D. Gao, L. Q. Gao, Q. Gao, W. Ge, M. M. Geng, L. S. Gong, G. H. Gou, Q. B. Gu, M. H. Guo, F. L. Guo, J. G. Guo, X. L. Guo, Y. Q. Guo, Y. Y. Han, Y. A. He, H. H. He, H. N. He, J. C. He, S. L. He, X. B. He, Y. Heller, M. Hor, Y. K. Hou, C. Hou, X. Hu, H. B. Hu, S. Hu, S. C. Hu, X. J. Huang, D. H. Huang, Q. L. Huang, W. H. Huang, X. T. Huang, X. Y. Huang, Z. C. Ji, F. Ji, X. L. Jia, H. Y. Jiang, K. Jiang, Z. J. Jin, C. Ke, T. Kuleshov, D. Levochkin, K. Li, B. B. Li, Cheng Li, Cong Li, F. Li, H. B. Li, H. C. Li, H. Y. Li, Jie Li, Jian Li, K. Li, W. L. Li, X. R. Li, Xin Li, Y. Li, Y. Z. Li, Zhe Li, Zhuo Liang, E. W. Liang, Y. F. Lin, S. J. Liu, B. Liu, C. Liu, D. Liu, H. Liu, H. D. Liu, J. Liu, J. L. Liu, J. S. Liu, J. Y. Liu, M. Y. Liu, R. Y. Liu, S. M. Liu, W. Liu, Y. Liu, Y. N. Liu, Z. X. Long, W. J. Lu, R. Lv, H. K. Ma, B. Q. Ma, L. L. Ma, X. H. Mao, J. R. Masood, A. Min, Z. Mitthumsiri, W. Montaruli, T. Nan, Y. C. Pang, B. Y. Pattarakijwanich, P. Pei, Z. Y. Qi, M. Y. Qi, Y. Q. Qiao, B. Q. Qin, J. J. Ruffolo, D. Rulev, V. Sáiz, A. Shao, L. Shchegolev, O. Sheng, X. D. Shi, J. Y. Song, H. C. Stenkin, Yu. V. Stepanov, V. Su, Y. Sun, Q. N. Sun, X. N. Sun, Z. B. Tam, P. H. T. Tang, Z. B. Tian, W. W. Wang, B. D. Wang, C. Wang, H. Wang, H. G. Wang, J. C. Wang, J. S. Wang, L. P. Wang, L. Y. Wang, R. N. Wang, Wei Wang, X. G. Wang, X. J. Wang, X. Y. Wang, Y. Wang, Y. D. Wang, Y. J. Wang, Y. P. Wang, Z. H. Wang, Z. X. Wang, Zhen Wang, Zheng Wei, D. M. Wei, J. J. Wei, Y. J. Wen, T. Wu, C. Y. Wu, H. R. Wu, S. Wu, W. X. Wu, X. F. Xi, S. Q. Xia, J. Xia, J. J. Xiang, G. M. Xiao, D. X. Xiao, G. Xiao, H. B. Xin, G. G. Xin, Y. L. Xing, Y. Xu, D. L. Xu, R. X. Xue, L. Yan, D. H. Yan, J. Z. Yang, C. W. Yang, F. F. Yang, J. Y. Yang, L. L. Yang, M. J. Yang, R. Z. Yang, S. B. Yao, Y. H. Yao, Z. G. Ye, Y. M. Yin, L. Q. Yin, N. You, X. H. You, Z. Y. Yu, Y. H. Yuan, Q. Zeng, H. D. Zeng, T. X. Zeng, W. Zeng, Z. K. Zha, M. Zhai, X. X. Zhang, B. B. Zhang, H. M. Zhang, H. Y. Zhang, J. L. Zhang, J. W. Zhang, L. X. Zhang, Li Zhang, Lu Zhang, P. F. Zhang, P. P. Zhang, R. Zhang, S. R. Zhang, S. S. Zhang, X. Zhang, X. P. Zhang, Y. F. Zhang, Y. L. Zhang, Yi Zhang, Yong Zhao, B. Zhao, J. Zhao, L. Zhao, L. Z. Zhao, S. P. Zheng, F. Zheng, Y. Zhou, B. Zhou, H. Zhou, J. N. Zhou, P. Zhou, R. Zhou, X. X. Zhu, C. G. Zhu, F. R. Zhu, H. Zhu, K. J. Zuo, X. The LHAASO Collaboration Cao, Zhen Aharonian, F. An, Q. Axikegu Bai, L. X. Bai, Y. X. Bao, Y. W. Bastieri, D. Bi, X. J. Bi, Y. J. Cai, H. Cai, J. T. Cao, Zhe Chang, J. Chang, J. F. Chen, B. M. Chen, E. S. Chen, J. Chen, Liang Chen, Long Chen, M. J. Chen, M. L. Chen, Q. H. Chen, S. H. Chen, S. Z. Chen, T. L. Chen, X. L. Chen, Y. Cheng, N. Cheng, Y. D. Cui, S. W. Cui, X. H. Cui, Y. D. Piazzoli, B. D'Ettorre Dai, B. Z. Dai, H. L. Dai, Z. G. Danzengluobu della Volpe, D. Dong, X. J. Duan, K. K. Fan, J. H. Fan, Y. Z. Fan, Z. X. Fang, J. Fang, K. Feng, C. F. Feng, L. Feng, S. H. Feng, Y. L. Gao, B. Gao, C. D. Gao, L. Q. Gao, Q. Gao, W. Ge, M. M. Geng, L. S. Gong, G. H. Gou, Q. B. Gu, M. H. Guo, F. L. Guo, J. G. Guo, X. L. Guo, Y. Q. Guo, Y. Y. Han, Y. A. He, H. H. He, H. N. He, J. C. He, S. L. He, X. B. He, Y. Heller, M. Hor, Y. K. Hou, C. Hou, X. Hu, H. B. Hu, S. Hu, S. C. Hu, X. J. Huang, D. H. Huang, Q. L. Huang, W. H. Huang, X. T. Huang, X. Y. Huang, Z. C. Ji, F. Ji, X. L. Jia, H. Y. Jiang, K. Jiang, Z. J. Jin, C. Ke, T. Kuleshov, D. Levochkin, K. Li, B. B. Li, Cheng Li, Cong Li, F. Li, H. B. Li, H. C. Li, H. Y. Li, Jie Li, Jian Li, K. Li, W. L. Li, X. R. Li, Xin Li, Y. Li, Y. Z. Li, Zhe Li, Zhuo Liang, E. W. Liang, Y. F. Lin, S. J. Liu, B. Liu, C. Liu, D. Liu, H. Liu, H. D. Liu, J. Liu, J. L. Liu, J. S. Liu, J. Y. Liu, M. Y. Liu, R. Y. Liu, S. M. Liu, W. Liu, Y. Liu, Y. N. Liu, Z. X. Long, W. J. Lu, R. Lv, H. K. Ma, B. Q. Ma, L. L. Ma, X. H. Mao, J. R. Masood, A. Min, Z. Mitthumsiri, W. Montaruli, T. Nan, Y. C. Pang, B. Y. Pattarakijwanich, P. Pei, Z. Y. Qi, M. Y. Qi, Y. Q. Qiao, B. Q. Qin, J. J. Ruffolo, D. Rulev, V. Sáiz, A. Shao, L. Shchegolev, O. Sheng, X. D. Shi, J. Y. Song, H. C. Stenkin, Yu. V. Stepanov, V. Su, Y. Sun, Q. N. Sun, X. N. Sun, Z. B. Tam, P. H. T. Tang, Z. B. Tian, W. W. Wang, B. D. Wang, C. Wang, H. Wang, H. G. Wang, J. C. Wang, J. S. Wang, L. P. Wang, L. Y. Wang, R. N. Wang, Wei Wang, X. G. Wang, X. J. Wang, X. Y. Wang, Y. Wang, Y. D. Wang, Y. J. Wang, Y. P. Wang, Z. H. Wang, Z. X. Wang, Zhen Wang, Zheng Wei, D. M. Wei, J. J. Wei, Y. J. Wen, T. Wu, C. Y. Wu, H. R. Wu, S. Wu, W. X. Wu, X. F. Xi, S. Q. Xia, J. Xia, J. J. Xiang, G. M. Xiao, D. X. Xiao, G. Xiao, H. B. Xin, G. G. Xin, Y. L. Xing, Y. Xu, D. L. Xu, R. X. Xue, L. Yan, D. H. Yan, J. Z. Yang, C. W. Yang, F. F. Yang, J. Y. Yang, L. L. Yang, M. J. Yang, R. Z. Yang, S. B. Yao, Y. H. Yao, Z. G. Ye, Y. M. Yin, L. Q. Yin, N. You, X. H. You, Z. Y. Yu, Y. H. Yuan, Q. Zeng, H. D. Zeng, T. X. Zeng, W. Zeng, Z. K. Zha, M. Zhai, X. X. Zhang, B. B. Zhang, H. M. Zhang, H. Y. Zhang, J. L. Zhang, J. W. Zhang, L. X. Zhang, Li Zhang, Lu Zhang, P. F. Zhang, P. P. Zhang, R. Zhang, S. R. Zhang, S. S. Zhang, X. Zhang, X. P. Zhang, Y. F. Zhang, Y. L. Zhang, Yi Zhang, Yong Zhao, B. Zhao, J. Zhao, L. Zhao, L. Z. Zhao, S. P. Zheng, F. Zheng, Y. Zhou, B. Zhou, H. Zhou, J. N. Zhou, P. Zhou, R. Zhou, X. X. Zhu, C. G. Zhu, F. R. Zhu, H. Zhu, K. J. Zuo, X.
Publication Year :
2021
Abstract
The Crab pulsar and the surrounding nebula powered by the pulsar's rotational energy through the formation and termination of a relativistic electron-positron wind is a bright source of gamma-rays carrying crucial information about this complex conglomerate. We report the detection of $\gamma$-rays with a spectrum showing gradual steepening over three energy decades, from $5\times 10^{-4}$ to $1.1$ petaelectronvolt (PeV). The ultra-high-energy photons exhibit the presence of a PeV electron accelerator (a pevatron) with an acceleration rate exceeding 15% of the absolute theoretical limit. Assuming that unpulsed $\gamma$-rays are produced at the termination of the pulsar's wind, we constrain the pevatron's size, between $0.025$ and $0.1$ pc, and the magnetic field $\approx 110 \mu$G. The production rate of PeV electrons, $2.5 \times 10^{36}$ erg $\rm s^{-1}$, constitutes 0.5% of the pulsar's spin-down luminosity, although we do not exclude a non-negligible contribution of PeV protons to the production of the highest energy $\gamma$-rays.<br />Comment: 43 pages, 13 figures, 2 tables; Published in Science