Открити са най-високоенергийните гама лъчи, регистрирани някога, излъчвани от пулсар, с мощност от 20 тераелектронволта (TeV). Тези лъчи, генерирани от пулсара Вела (Vela), разположен на 1000 светлинни години от Земята, са 10 милиарда пъти по-високоенергийни от видимата светлина и 200 пъти по-високоенергийни от гама лъчите, излъчвани от обикновен пулсар.
Тези екстремни лъчи противопоставят на познанията ни за тези космически обекти и противоречат на съществуващите теоретични модели.
Пулсарите са въртящи се неутронни звезди със силно магнитно поле, подравнено по такъв начин, че да изпраща изблик на радиоенергия към Земята с всяко завъртане. Астрономите ги виждат във вид на радиосветкавица.
Пулсарите или неутронните звезди са останките от масивни звезди, които са експлодирали като свръхнови в края на живота си. В резултат на експлозията на звездата се образува ядро, чийто размер средно е малко по-голям от размера на малък град (около 20 км в диаметър), въртящ се с висока скорост (до 700 оборота в секунда). Плътността на такова ядро е толкова висока, че една чаена лъжичка от веществото му има маса над 5 милиарда тона.
Мощните магнитни полета на пулсарите насочват материята в определена посока. След това частиците се ускоряват до скорости, близки до скоростта на светлината, и се изхвърлят под формата на два гигантски цилиндрични лъча електромагнитно излъчване.
Това лъчение идва от полюсите в противоположни посоки. От наша гледна точка виждаме проблясъци от светлина, които се колебаят на равни интервали, като лъч светлина от фар. Астрономите смятат, че тези лъчи се генерират от електрони, ускоряващи се в магнитосферата на пулсара, докато се движат към неговата периферия.
Радиацията, излъчвана от пулсарите, обхваща широк диапазон от електромагнитния спектър, от радиовълни до много високоенергийни гама лъчи. Гама-лъчите, излъчвани от Вела (или PSR B0833-45), привличат вниманието на изследователи поради безпрецедентната си сила. Като един от най-близките пулсари до нашата планета, този обект е един от най-добре проучените в своя клас.
PSR B0833-45 (Вела). Изображението на Чандра по-горе показва пулсара Вела като ярко бяло петно в средата, заобиколено от горещ газ, показан в жълто и оранжево. Кредит: NASA/CXC/PSU/G.Pavlov et al. -
Много необичаен феномен
На около 1000 светлинни години от Земята, Вела излъчва гигантски гама лъчи, които се простират до 0,7 светлинни години отвъд нейните полюси, 15 милиона пъти разстоянието между Земята и Луната. Въртяща се 11 пъти в секунда, тя има най-яркият, наблюдаван някога в радиообхвата на електромагнитния спектър, както и най-яркият в обхвата на гама-лъчите.
Досега са открити повече от 3000 пулсара в радиообхвата, докато високоенергийните излъчватели на гама лъчи или HE - от 100 мегаелектронволта до 100 гигаелектронволта - в нашата история са само 270. Още по-редки са много високоенергийни излъчватели на гама-лъчи - VHE (повече от 100 гигаелектронволта). Те обаче не се засичат от космическите телескопи.
Затова, за да наблюдават PSR B0833 45, новото изследване използва детектора, наречен "Стереоскопичната система с висока енергия" (HESS - High Energy Stereoscopic System), състояща се от 5 атмосферни телескопа, разположени в Намибия. Неговите мощни детектори са способни да откриват енергия в диапазона от няколко десетки GeV до десетки TeV.
Подробности за наблюденията са публикувани в списание Nature Astronomy.
Изследователите са изненадани да открият, че над енергийния праг на HE излъчването на Вела сякаш спира внезапно. Хипотезата е, че когато електроните пресекат границите на нейната магнитосфера, те просто са се изплъзнали от нея и са се разпръснали свободно в пространството.
Още по-необичайно е, че докато енергията на гама-лъчите на обикновените пулсари обикновено е ограничена до няколко GeV, PSR B0833 45 излъчва феноменална гама-енергия от 20 TeV, което е около десет хиляди милиарда пъти енергията на видимата светлина.
Това е около 200 пъти по-енергично от всяко лъчение, засичано някога от такъв обект.
Тези VHE емисии се колебаят със същата скорост като емисиите HE. Преди Вела, единственият открит VHE пулсар е в мъглявината Рак, но излъчва такава радиация, приближаваща се до TeV, епизодично. Открити са и ултрависокоенергийни гама лъчи (над 100 TeV), очевидно идващи от същия обект. Но засега истинският произход на това колосално енергийно излъчване остава въпрос на дебат.
Според авторите на изследването мощността на PSR B0833-45 не е в съответствие нито с предишни наблюдения, нито със съвременните теоретични модели, обясняващи произхода на излъчването на пулсарите. Едната е, че електроните се ускоряват по линиите на магнитното поле, вътре или малко извън магнитосферата. За да достигнат такива енергии (20 TeV), електроните трябва да изминат много по-голямо разстояние, като същевременно поддържат бързата траектория на въртене на пулсара.
"Възможно е да наблюдаваме ускоряване на частиците чрез процес, известен като магнитно присъединяване извън светлинния цилиндър, където моделът на въртене по някакъв начин се запазва", предполага водещият автор на изследването Арач Джанати-Атай (Arache Djannati-Ataï) от лабораторията Astroparticles & Cosmology (APC). Но дори и такъв сценарий е изправен пред трудности и несъответствия. "Нашите резултати предизвикват предишните ни познания за пулсарите и изискват преосмисляне на това как работят тези естествени ускорители на частици", заключава изследователят.
Справка: The H.E.S.S. Collaboration et al.., Zanin, R., Kerr, M. et al. Discovery of a radiation component from the Vela pulsar reaching 20 teraelectronvolts. Nat Astron (2023). https://doi.org/10.1038/s41550-023-02052-3
Източник: Pulsar surprises astronomers with record-breaking gamma-rays, Monisha Ravisetti, space.com
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
-1395
2
10.10 2023 в 01:32
-1395
1
10.10 2023 в 01:15
Последни коментари