Resolving the Crab pulsar wind nebula at teraelectronvolt energies
H. Abdalla
,
F. Aharonian
,
F. Ait Benkhali
,
E.O. Angüner
(1)
,
M. Arakawa
,
C. Arcaro
,
C. Armand
(2)
,
M. Backes
,
M. Barnard
,
Y. Becherini
,
J. Becker Tjus
,
D. Berge
,
K. Bernlöhr
,
R. Blackwell
,
M. Böttcher
,
C. Boisson
(3)
,
J. Bolmont
(4)
,
S. Bonnefoy
,
P. Bordas
,
J. Bregeon
(5)
,
F. Brun
(6)
,
P. Brun
(6)
,
M. Bryan
,
M. Büchele
,
T. Bulik
,
T. Bylund
,
M. Capasso
,
S. Caroff
(7)
,
A. Carosi
(2)
,
S. Casanova
,
M. Cerruti
(4)
,
N. Chakraborty
,
T. Chand
,
S. Chandra
,
R.C.G. Chaves
(5)
,
A. Chen
,
S. Colafrancesco
,
B. Condon
(8)
,
I.D. Davids
,
C. Deil
,
J. Devin
(5)
,
P. Dewilt
,
L. Dirson
,
A. Djannati-Ataï
(9)
,
A. Dmytriiev
(3)
,
A. Donath
,
V. Doroshenko
,
L.O'C. Drury
,
J. Dyks
,
K. Egberts
,
G. Emery
(4)
,
J.P. Ernenwein
(1)
,
S. Eschbach
,
S. Fegan
(7)
,
A. Fiasson
(2)
,
G. Fontaine
(7)
,
S. Funk
,
M. Füßling
,
S. Gabici
(9)
,
Y.A. Gallant
(5)
,
F. Gaté
(2)
,
G. Giavitto
,
D. Glawion
,
J.F. Glicenstein
(6)
,
D. Gottschall
,
M.H. Grondin
(8)
,
J. Hahn
,
M. Haupt
,
G. Heinzelmann
,
G. Henri
(10)
,
G. Hermann
,
J.A. Hinton
,
W. Hofmann
,
C. Hoischen
,
T.L. Holch
,
M. Holler
,
D. Horns
,
D. Huber
,
H. Iwasaki
,
A. Jacholkowska
(4)
,
M. Jamrozy
,
D. Jankowsky
,
F. Jankowsky
,
L. Jouvin
(9)
,
I. Jung-Richardt
,
M.A. Kastendieck
,
K. Katarzyński
,
M. Katsuragawa
,
U. Katz
,
D. Khangulyan
,
B. Khélifi
(9)
,
J. King
,
S. Klepser
,
W. Kluźniak
,
Nu. Komin
,
K. Kosack
(6)
,
M. Kraus
,
G. Lamanna
(2)
,
J. Lau
,
J. Lefaucheur
(3)
,
A. Lemière
(9)
,
M. Lemoine-Goumard
(8)
,
J.P. Lenain
(4)
,
E. Leser
,
T. Lohse
,
R. López-Coto
,
I. Lypova
,
D. Malyshev
,
V. Marandon
,
A. Marcowith
(5)
,
C. Mariaud
(7)
,
G. Martí-Devesa
,
R. Marx
,
G. Maurin
(2)
,
P.J. Meintjes
,
A.M.W. Mitchell
,
R. Moderski
,
M. Mohamed
,
L. Mohrmann
,
C. Moore
,
E. Moulin
(6)
,
T. Murach
,
S. Nakashima
,
M. de Naurois
(7)
,
H. Ndiyavala
,
F. Niederwanger
,
J. Niemiec
,
L. Oakes
,
P. O'Brien
,
H. Odaka
,
S. Ohm
,
M. Ostrowski
,
I. Oya
,
M. Panter
,
R.D. Parsons
,
C. Perennes
(4)
,
P.O. Petrucci
(10)
,
B. Peyaud
(6)
,
Q. Piel
(2)
,
S. Pita
(9)
,
V. Poireau
(2)
,
A. Priyana Noel
,
D.A. Prokhorov
,
H. Prokoph
,
G. Pühlhofer
,
M. Punch
(9)
,
A. Quirrenbach
,
S. Raab
,
R. Rauth
,
A. Reimer
,
O. Reimer
,
M. Renaud
(5)
,
F. Rieger
,
L. Rinchiuso
(6)
,
C. Romoli
,
G. Rowell
,
B. Rudak
,
E. Ruiz-Velasco
,
V. Sahakian
,
S. Saito
,
D.A. Sanchez
(2)
,
A. Santangelo
,
M. Sasaki
,
R. Schlickeiser
,
F. Schüssler
(6)
,
A. Schulz
,
H. Schutte
,
U. Schwanke
,
S. Schwemmer
,
M. Seglar-Arroyo
(6)
,
M. Senniappan
,
A.S. Seyffert
,
N. Shafi
,
I. Shilon
,
K. Shiningayamwe
,
R. Simoni
,
A. Sinha
(9)
,
H. Sol
(3)
,
A. Specovius
,
M. Spir-Jacob
(9)
,
L. Stawarz
,
R. Steenkamp
,
C. Stegmann
,
C. Steppa
,
T. Takahashi
,
J.P. Tavernet
(4)
,
T. Tavernier
(6)
,
A.M. Taylor
,
R. Terrier
(9)
,
D. Tiziani
,
M. Tluczykont
,
C. Trichard
(7)
,
M. Tsirou
(5)
,
N. Tsuji
,
R. Tuffs
,
Y. Uchiyama
,
D.J. van der Walt
,
C. van Eldik
,
C. van Rensburg
,
B. van Soelen
,
G. Vasileiadis
(5)
,
J. Veh
,
C. Venter
,
P. Vincent
(4)
,
J. Vink
,
F. Voisin
,
H.J. Völk
,
T. Vuillaume
(2)
,
Z. Wadiasingh
,
S.J. Wagner
,
R.M. Wagner
,
R. White
,
A. Wierzcholska
,
R. Yang
,
H. Yoneda
,
D. Zaborov
(7)
,
M. Zacharias
,
R. Zanin
,
A.A. Zdziarski
,
A. Zech
(3)
,
A. Ziegler
,
J. Zorn
,
N. Żywucka
1
CPPM -
Centre de Physique des Particules de Marseille
2 LAPP - Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules
3 LUTH (UMR_8102) - Laboratoire Univers et Théories
4 LPNHE (UMR_7585) - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
5 LUPM - Laboratoire Univers et Particules de Montpellier
6 IRFU - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
7 LLR - Laboratoire Leprince-Ringuet
8 CENBG - Centre d'Etudes Nucléaires de Bordeaux Gradignan
9 APC (UMR_7164) - AstroParticule et Cosmologie
10 IPAG - Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble
2 LAPP - Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules
3 LUTH (UMR_8102) - Laboratoire Univers et Théories
4 LPNHE (UMR_7585) - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
5 LUPM - Laboratoire Univers et Particules de Montpellier
6 IRFU - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
7 LLR - Laboratoire Leprince-Ringuet
8 CENBG - Centre d'Etudes Nucléaires de Bordeaux Gradignan
9 APC (UMR_7164) - AstroParticule et Cosmologie
10 IPAG - Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble
H. Abdalla
- Fonction : Auteur
F. Aharonian
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755280
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F. Ait Benkhali
- Fonction : Auteur
M. Arakawa
- Fonction : Auteur
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C. Arcaro
- Fonction : Auteur
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M. Backes
- Fonction : Auteur
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M. Barnard
- Fonction : Auteur
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Y. Becherini
- Fonction : Auteur
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J. Becker Tjus
- Fonction : Auteur
D. Berge
- Fonction : Auteur
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K. Bernlöhr
- Fonction : Auteur
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R. Blackwell
- Fonction : Auteur
M. Böttcher
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C. Boisson
- Fonction : Auteur
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S. Bonnefoy
- Fonction : Auteur
P. Bordas
- Fonction : Auteur
J. Bregeon
- Fonction : Auteur
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F. Brun
- Fonction : Auteur
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P. Brun
- Fonction : Auteur
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M. Bryan
- Fonction : Auteur
M. Büchele
- Fonction : Auteur
T. Bulik
- Fonction : Auteur
T. Bylund
- Fonction : Auteur
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M. Capasso
- Fonction : Auteur
S. Caroff
- Fonction : Auteur
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S. Casanova
- Fonction : Auteur
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M. Cerruti
- Fonction : Auteur
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N. Chakraborty
- Fonction : Auteur
T. Chand
- Fonction : Auteur
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S. Chandra
- Fonction : Auteur
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A. Chen
- Fonction : Auteur
S. Colafrancesco
- Fonction : Auteur
I.D. Davids
- Fonction : Auteur
C. Deil
- Fonction : Auteur
J. Devin
- Fonction : Auteur
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P. Dewilt
- Fonction : Auteur
L. Dirson
- Fonction : Auteur
A. Donath
- Fonction : Auteur
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V. Doroshenko
- Fonction : Auteur
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L.O'C. Drury
- Fonction : Auteur
J. Dyks
- Fonction : Auteur
K. Egberts
- Fonction : Auteur
S. Eschbach
- Fonction : Auteur
S. Funk
- Fonction : Auteur
M. Füßling
- Fonction : Auteur
G. Giavitto
- Fonction : Auteur
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D. Glawion
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D. Gottschall
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J. Hahn
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- Fonction : Auteur
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- Fonction : Auteur
G. Hermann
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J.A. Hinton
- Fonction : Auteur
W. Hofmann
- Fonction : Auteur
C. Hoischen
- Fonction : Auteur
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T.L. Holch
- Fonction : Auteur
M. Holler
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D. Huber
- Fonction : Auteur
H. Iwasaki
- Fonction : Auteur
M. Jamrozy
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D. Jankowsky
- Fonction : Auteur
F. Jankowsky
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L. Jouvin
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I. Jung-Richardt
- Fonction : Auteur
M.A. Kastendieck
- Fonction : Auteur
K. Katarzyński
- Fonction : Auteur
M. Katsuragawa
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U. Katz
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D. Khangulyan
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B. Khélifi
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J. King
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S. Klepser
- Fonction : Auteur
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W. Kluźniak
- Fonction : Auteur
Nu. Komin
- Fonction : Auteur
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K. Kosack
- Fonction : Auteur
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M. Kraus
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J. Lau
- Fonction : Auteur
M. Lemoine-Goumard
- Fonction : Auteur
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J.P. Lenain
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E. Leser
- Fonction : Auteur
T. Lohse
- Fonction : Auteur
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R. López-Coto
- Fonction : Auteur
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I. Lypova
- Fonction : Auteur
D. Malyshev
- Fonction : Auteur
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V. Marandon
- Fonction : Auteur
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A. Marcowith
- Fonction : Auteur
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G. Martí-Devesa
- Fonction : Auteur
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R. Marx
- Fonction : Auteur
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P.J. Meintjes
- Fonction : Auteur
A.M.W. Mitchell
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- Fonction : Auteur
M. Mohamed
- Fonction : Auteur
L. Mohrmann
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C. Moore
- Fonction : Auteur
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S. Nakashima
- Fonction : Auteur
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H. Ndiyavala
- Fonction : Auteur
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F. Niederwanger
- Fonction : Auteur
J. Niemiec
- Fonction : Auteur
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L. Oakes
- Fonction : Auteur
P. O'Brien
- Fonction : Auteur
H. Odaka
- Fonction : Auteur
S. Ohm
- Fonction : Auteur
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M. Ostrowski
- Fonction : Auteur
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I. Oya
- Fonction : Auteur
M. Panter
- Fonction : Auteur
R.D. Parsons
- Fonction : Auteur
A. Priyana Noel
- Fonction : Auteur
D.A. Prokhorov
- Fonction : Auteur
H. Prokoph
- Fonction : Auteur
G. Pühlhofer
- Fonction : Auteur
M. Punch
- Fonction : Auteur
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A. Quirrenbach
- Fonction : Auteur
S. Raab
- Fonction : Auteur
R. Rauth
- Fonction : Auteur
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A. Reimer
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O. Reimer
- Fonction : Auteur
M. Renaud
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F. Rieger
- Fonction : Auteur
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L. Rinchiuso
- Fonction : Auteur
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C. Romoli
- Fonction : Auteur
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G. Rowell
- Fonction : Auteur
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B. Rudak
- Fonction : Auteur
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E. Ruiz-Velasco
- Fonction : Auteur
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V. Sahakian
- Fonction : Auteur
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R. Schlickeiser
- Fonction : Auteur
F. Schüssler
- Fonction : Auteur
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A. Schulz
- Fonction : Auteur
H. Schutte
- Fonction : Auteur
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U. Schwanke
- Fonction : Auteur
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S. Schwemmer
- Fonction : Auteur
M. Seglar-Arroyo
- Fonction : Auteur
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M. Senniappan
- Fonction : Auteur
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A.S. Seyffert
- Fonction : Auteur
N. Shafi
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I. Shilon
- Fonction : Auteur
K. Shiningayamwe
- Fonction : Auteur
R. Simoni
- Fonction : Auteur
A. Specovius
- Fonction : Auteur
L. Stawarz
- Fonction : Auteur
R. Steenkamp
- Fonction : Auteur
C. Stegmann
- Fonction : Auteur
C. Steppa
- Fonction : Auteur
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T. Takahashi
- Fonction : Auteur
A.M. Taylor
- Fonction : Auteur
D. Tiziani
- Fonction : Auteur
M. Tluczykont
- Fonction : Auteur
N. Tsuji
- Fonction : Auteur
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R. Tuffs
- Fonction : Auteur
Y. Uchiyama
- Fonction : Auteur
D.J. van der Walt
- Fonction : Auteur
C. van Eldik
- Fonction : Auteur
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C. van Rensburg
- Fonction : Auteur
B. van Soelen
- Fonction : Auteur
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G. Vasileiadis
- Fonction : Auteur
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J. Veh
- Fonction : Auteur
C. Venter
- Fonction : Auteur
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J. Vink
- Fonction : Auteur
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F. Voisin
- Fonction : Auteur
H.J. Völk
- Fonction : Auteur
Z. Wadiasingh
- Fonction : Auteur
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S.J. Wagner
- Fonction : Auteur
R.M. Wagner
- Fonction : Auteur
R. White
- Fonction : Auteur
A. Wierzcholska
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R. Yang
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H. Yoneda
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M. Zacharias
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R. Zanin
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A.A. Zdziarski
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A. Zech
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A. Ziegler
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J. Zorn
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N. Żywucka
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Résumé
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, providing a non-trivial test of our understanding of particle acceleration in the Crab nebula.
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