Скитаща мъртва звезда, движеща се в космоса с главоломна скорост, е оставила след себе си огромна следа от частици материя и антиматерия.

Звездата е пулсар, наречен PSR J2030+4415 или накратко J2030; диаметърът му е около 20 километра и се движи с огромната скорост от около 450 километра в секунда.

Този набор от характеристики е довел до гигнтска, подобна на кометна опашка от частици на звездата, простираща се за 7 светлинни години в междузвездното пространство.

Тези частици са материя (електрони) и антиматерия (позитрони), които може да се видят в ново изображение от рентгеновата обсерватория "Чандра" и биха могли да помогнат на учените да разберат защо изглежда има повече антиматерия в Млечния път, отколкото прогнозите.

^{J2030 в рентгенови и оптични лъчи. Кредит: Рентгенова снимка: NASA/CXC/Stanford Univ./M. de Vries; Оптична: NSF/AURA/Gemini Consortium}

Пулсарите са невероятни обекти. Когато звезди с определен размер се превърнат в свръхнова, ядрото им колапсира в неутронна звезда, обект с потресаваща плътност. Една чаена лъжичка материал от неутронна звезда тежи милиарди тонове, повече от планина. Към тази огромна маса се добавя висока скорост на въртене - J2030 се върти около три пъти в секунда, някои са още по-бързи.

И ако тези неутронни звезди се въртят бързо и пулсират, се наричат пулсари. Те имат мощни магнитни полета и излъчват ветрове от заредени частици, които обикновено са ограничени от тяхното магнитно поле.

Тъй като J2030 се движи с голяма скорост през пространството, неговият вятър се влачи зад него. 

^{Пълна дължина на опашката. Кредит: NASA/CXC/Stanford Univ./M. de Vries}

Частиците, изтичащи от пулсарния вятър, изглежда са били ускорени по линията на междузвездното магнитно поле до скорости около една трета от скоростта на светлината. Това кара лъча да свети ярко в рентгенови лъчи, както можете да видите по-горе.

Пред J2030 има шокова вълна с форма на лък, близо до линия на междузвездно магнитно поле. Преди две или три десетилетия лъкообразната шокова вълна изглежда се е забавила, което означава, че звездата я настига и я пробива.

_{Лъкообразната шокова вълна е понятие от аеродинамиката. В астрофизиката, лъкообразната шокова вълна възниква, когато астрофизичен обект взаимодейства с околна среда, които се движат - за Земята и други намагнетизирани планети това е границата, при която скоростта на звездния вятър рязко спада в резултат на приближаването му към магнитопаузата. За звездите тази граница обикновено е ръбът на астросферата, където звездният вятър среща междузвездната среда. На схемата се показва как лъковата шокова структура е ориентирана по отношение на Бетелгейзе, потока на междузвездната среда и Земята. На границата, където звездният вятър от Бетелгейзе се сблъсква в междузвездна материя, се появява прекъсване в плътността и налягането. Бетелгейзе се движи в пространството от долния десен до горния ляв на тази фигура. Изследователите са открили силен поток плазма на междузвездната среда около звездата, който произхожда от звездообразуващи региони в пояса на Орион и има скорост от 11 км/сек. Бетелгейзе пресича този поток със скорост 30 км/сек., докато бълва вятър със скорост 17 км/сек. Кредит: ESA}

Екстремните магнитни полета на пулсарите могат да ускорят частиците до висока скорост и също така произвеждат високоенергийно лъчение, което може да създаде двойки електрони и позитрони. Това се случва благодарение на известното уравнение на Айнщайн E = mc ². Енергията може да се превърне в материя и обратно. Ако материята и антиматерията се докоснат, те се унищожават и се превръщат в чиста енергия. Еквивалентно, отделянето на висока енергия може да създаде частици от материя и антиматерия.

Астрономите отдавна се питат откъде точно идват частиците антиматерия като позитроните. Може да се окаже, че пулсарите като J2030 са източникът им.

Нов документ за феномена е приет от The Astrophysical Journal и е достъпен на сървъра за предпечат arXiv. Можете също да изтеглите изображение с висока резолюция на лъча от сайта на обсерваторията "Чандра".

Справка: Martijn de Vries & Roger W. Romani. 2022. The Long Filament of PSR J2030+4415. ApJ, in press; doi: 10.48550/arXiv.2202.03506

Източници:

A Huge Beam of Antimatter Has Been Caught Streaming From This Runaway Pulsar
MICHELLE STARR, sciencealert

Giant Beam Of Matter/Antimatter 7 Light-Years Long Released By Tiny Pulsar, Alfredo Carpineti, iflscience

Още по темата

02/08/2021

Физика

Генерирана е материя директно от светлина - явление, предсказано преди повече от 80 години

23/05/2020

Животът

Физиката на частиците в нас

02/06/2019

Космос

Карта на рентгеновото нощно небе разказва за пулсарите

28/04/2019

Космос

Чуйте небесните удари на пулсарите