Gamma-ray echoes from SS 433

The detection of two sources of gamma rays towards the microquasar SS 433 has been recently reported. The first source can be associated with SS 433's eastern jet lobe, whereas the second source is variable and displays significant periodicity compatible with the precession period of the binary system, of about 160 days. The location of this variable component is not compatible with the location of SS 433 jets. To explain the observed phenomenology, a scenario based on the illumination of dense gas clouds by relativistic protons accelerated at the interface of the accretion disk envelope has been proposed. Energetic arguments strongly constrain this scenario, however, as it requires an unknown mechanism capable to periodically channel a large fraction of SS 433's kinetic energy towards an emitter located 36 parsec away from the central binary system.Comment: Accepted for publication in Nature Astronom

Detection of persistent gamma-ray emission toward SS433/W50

The microquasar SS433 features the most energetic jets known in our Galaxy. A large fraction of the jet kinetic power is delivered to the surrounding W50 nebula at the jet termination shock, from which high-energy emission and cosmic-ray production have been anticipated. Here we report on the detection of a persistent gamma-ray signal from the direction of SS433/W50 with the Fermi Large Area Telescope. The steady flux and a narrow spectral energy distribution with a maximum around 250 MeV suggest that gamma-rays are rendered by the bulk jet kinetic power through proton-proton collisions at the SS433/W50 interaction regions. If the same mechanism is operating in other baryon-loaded microquasar jets, their collective contribution may represent a significant fraction of the total galactic cosmic-ray flux at GeV energies.Comment: Accepted for publication in ApJ

Jet-like structures from PSR J1135-6055

Pulsar wind nebulae (PWNe) produced from supersonic runaway pulsars can render extended X-ray structures in the form of tails and prominent jets. In this Letter we report on the analysis of $\sim$130 ks observations of the PWN around PSR$\,$J1135-6055 obtained with the Chandra satellite. The system displays bipolar jet-like structures of uncertain origin, a compact nebula around the pulsar likely formed by the bow shock ahead of it, and a trailing tail produced by the pulsar fast proper motion. The spectral and morphological properties of these structures reveal strong similarities with the PWNe in other runaway pulsars like PSR J1509-5850 and Geminga. We discuss their physical origin considering both canonical PWN and jet formation models as well as alternative scenarios that can also yield extended jet-like features following the escape of high-energy particles into the ambient magnetic field.Comment: Accepted for publication in A&

La física de Tarkovski

Després d’una breu nota sobre la situació política actual en el conflicte entre Rússia i Ucraïna, proposem una anàlisi de la física present en l’obra del director i teòric del cinema Andrei Tarkovski, en concret en la seva obra Solaris, basada en la novel·la homònima de Stanisław Lem. Ens centrem en l’incisiu punt de vista que hi exposa sobre els límits del mètode científic aplicat a la cerca d’altres formes de vida a la nostra galàxia. Les aportacions de Solaris en aquest camp són plenament vigents, atès el ràpid desenvolupament que les ciències del’espai estan vivint actualment, en particular la descoberta de nombrosos exoplanetes en els darrers anys. Així mateix, Solaris ofereix una perspectiva complementària d’algunes de les qüestions filosòfiques i científiques més antigues de la humanitat, també abordades en l’àmbit matemàtic i estadístic per físics com Enrico Fermi, Carl Sagan o Frank Drake: «Estemsols a l’Univers?»; o potser amb més precisió: «Per què estem sols a l’Univers?». Paraules clau: Andrei Tarkovski, Solaris, vida extraterrestre, equació de Drake, paradoxa de Fermi.After a brief note on the current political situation in Russia/Ukraine at the time ofwriting this article, we propose a physics-based analysis of some ideas contained in Andrei Tarkovsky’s film Solaris, adapted from the homonymous novel by Stanisław Lem. We discuss particularly Tarkovsky’s independent, almost orthogonal, perspective on the effects that the search for other types of life in space could entail. The incisive and psychological style that Tarkovsky puts forth in this film suggests limits to the scientific methods related to space research which are perfectly valid today, with Space Science advances growing rapidly inrecent decades. These ideas add a novel perspective to some long-standing philosophical questions, also addressed by physicists like Enrico Fermi, Carl Sagan and Frank Drake: “Arewe alone?”; or perhaps more precisely: “Why should we be alone?”. Keywords: Andrei Tarkovsky, Solaris, extraterrestial life, Drake equation, Fermi paradox.Després d’una breu nota sobre la situació política actual en el conflicte entre Rússia i Ucraïna, proposem una anàlisi de la física present en l’obra del director i teòric del cinema Andrei Tarkovski, en concret en la seva obra Solaris, basada en la novel·la homònima de Stanisław Lem. Ens centrem en l’incisiu punt de vista que hi exposa sobre els límits del mètode científic aplicat a la cerca d’altres formes de vida a la nostra galàxia. Les aportacions de Solaris en aquest camp són plenament vigents, atès el ràpid desenvolupament que les ciències del’espai estan vivint actualment, en particular la descoberta de nombrosos exoplanetes en els darrers anys. Així mateix, Solaris ofereix una perspectiva complementària d’algunes de les qüestions filosòfiques i científiques més antigues de la humanitat, també abordades en l’àmbit matemàtic i estadístic per físics com Enrico Fermi, Carl Sagan o Frank Drake: «Estemsols a l’Univers?»; o potser amb més precisió: «Per què estem sols a l’Univers?». Paraules clau: Andrei Tarkovski, Solaris, vida extraterrestre, equació de Drake, paradoxa de Fermi.Després d’una breu nota sobre la situació política actual en el conflicte entre Rússia i Ucraïna, proposem una anàlisi de la física present en l’obra del director i teòric del cinema Andrei Tarkovski, en concret en la seva obra Solaris, basada en la novel·la homònima de Stanisław Lem. Ens centrem en l’incisiu punt de vista que hi exposa sobre els límits del mètode científic aplicat a la cerca d’altres formes de vida a la nostra galàxia. Les aportacions de Solaris en aquest camp són plenament vigents, atès el ràpid desenvolupament que les ciències del’espai estan vivint actualment, en particular la descoberta de nombrosos exoplanetes en els darrers anys. Així mateix, Solaris ofereix una perspectiva complementària d’algunes de les qüestions filosòfiques i científiques més antigues de la humanitat, també abordades en l’àmbit matemàtic i estadístic per físics com Enrico Fermi, Carl Sagan o Frank Drake: «Estemsols a l’Univers?»; o potser amb més precisió: «Per què estem sols a l’Univers?». Paraules clau: Andrei Tarkovski, Solaris, vida extraterrestre, equació de Drake, paradoxa de Fermi.Després d’una breu nota sobre la situació política actual en el conflicte entre Rússia i Ucraïna, proposem una anàlisi de la física present en l’obra del director i teòric del cinema Andrei Tarkovski, en concret en la seva obra Solaris, basada en la novel·la homònima de Stanisław Lem. Ens centrem en l’incisiu punt de vista que hi exposa sobre els límits del mètode científic aplicat a la cerca d’altres formes de vida a la nostra galàxia. Les aportacions de Solaris en aquest camp són plenament vigents, atès el ràpid desenvolupament que les ciències del’espai estan vivint actualment, en particular la descoberta de nombrosos exoplanetes en els darrers anys. Així mateix, Solaris ofereix una perspectiva complementària d’algunes de les qüestions filosòfiques i científiques més antigues de la humanitat, també abordades en l’àmbit matemàtic i estadístic per físics com Enrico Fermi, Carl Sagan o Frank Drake: «Estemsols a l’Univers?»; o potser amb més precisió: «Per què estem sols a l’Univers?». Paraules clau: Andrei Tarkovski, Solaris, vida extraterrestre, equació de Drake, paradoxa de Fermi

Large-scale emission in FR I jets

The termination structures of the jets of Fanaroff & Riley galaxies are observed to produce extended non-thermal emission in a wide frequency range. The study of these structures can provide valuable insights on the conditions for particle acceleration and radiation at the shock fronts.We have studied the thermal and non-thermal emission that can be expected from the jet termination regions of Fanaroff & Riley type I sources. The broadband emission from these galaxies has been recently extended to include the high-energy gamma-ray domain, owing to the Fermi detection of Cen A lobes. Exploring the physics behind the jet/medium interactions in FRI can provide valuable insights on the conditions for particle acceleration and radiation in the jet termination shocks. Making use of the results of a fully relativistic numerical simulation code of the evolution of a FRI jet we model the expected radiative output and predict spectra and lightcurves of both thermal and non-thermal emission at different source ages.Comment: Proceedings of the High Energy Phenomena in Relativistic Outflows III conferenc

Resolving the Crab pulsar wind nebula at teraelectronvolt energies

The Crab nebula is one of the most-studied cosmic particle accelerators, shining brightly across the entire electromagnetic spectrum up to very-high-energy gamma rays1,2. It is known from observations in the radio to gamma-ray part of the spectrum that the nebula is powered by a pulsar, which converts most of its rotational energy losses into a highly relativistic outflow. This outflow powers a pulsar wind nebula, a region of up to ten light-years across, filled with relativistic electrons and positrons. These particles emit synchrotron photons in the ambient magnetic field and produce very-high-energy gamma rays by Compton up-scattering of ambient low-energy photons. Although the synchrotron morphology of the nebula is well established, it has not been known from which region the very-high-energy gamma rays are emitted3,4,5,6,7,8. Here we report that the Crab nebula has an angular extension at gamma-ray energies of 52 arcseconds (assuming a Gaussian source width), much larger than at X-ray energies. This result closes a gap in the multi-wavelength coverage of the nebula, revealing the emission region of the highest-energy gamma rays. These gamma rays enable us to probe a previously inaccessible electron and positron energy range. We find that simulations of the electromagnetic emission reproduce our measurement, pro