Вчені виявили найвищу енергію гамма-променів від пульсара

Вчені за допомогою обсерваторії HESS у Намібії виявили найвищу енергію гамма-променів від мертвої зірки, яка називається пульсаром. Енергія цих гамма-променів становить 20 тераелектронвольт, або приблизно в 10 трильйонів разів більше енергії видимого світла. Як повідомляє міжнародна група в журналі Nature Astronomy, це спостереження важко узгодити з теорією про утворення таких імпульсних гамма-променів.

Пульсари — це залишки трупів зірок, які вражаючим чином спалахнули надновою. Вибухи залишають крихітну мертву зірку діаметром лише близько 20 кілометрів, яка обертається надзвичайно швидко та має величезне магнітне поле.

«Ці мертві зірки майже повністю складаються з нейтронів і мають неймовірну щільність: чайна ложка їхнього матеріалу має масу понад п’ять мільярдів тонн, або приблизно в 900 разів перевищує масу Великої піраміди Гізи», — пояснює вчений HESS Емма де. Онья Вільгельмі, співавтор публікації, працює в DESY.

Пульсари випромінюють обертові пучки електромагнітного випромінювання, чимось схожі на космічні маяки. Якщо їх промінь проходить через нашу Сонячну систему, ми бачимо спалахи випромінювання через регулярні проміжки часу. Ці спалахи, також звані імпульсами випромінювання, можна шукати в різних енергетичних діапазонах електромагнітного спектра.

Вчені вважають, що джерелом цього випромінювання є швидкі електрони, які утворюються та прискорюються в магнітосфері пульсара, рухаючись до її периферії. Магнітосфера складається з плазми та електромагнітних полів, які оточують зірку та обертаються разом із нею.

«Під час своєї зовнішньої подорожі електрони набувають енергії та вивільняють її у формі спостережуваних пучків випромінювання», — говорить Бронек Рудак з Астрономічного центру Миколи Коперника (CAMK PAN) у Польщі, який також є співавтором.

Пульсар Вела, розташований на південному небі в сузір’ї Вела (вітрила корабля), є найяскравішим пульсаром у радіодіапазоні електромагнітного спектра та найяскравішим постійним джерелом космічного гамма-випромінювання в діапазоні гіга-електронвольт (ГеВ). . Він обертається приблизно одинадцять разів на секунду. Однак при значенні вище кількох ГеВ його випромінювання раптово припиняється, мабуть, через те, що електрони досягають кінця магнітосфери пульсара і виходять з неї.

Але це ще не кінець історії: за допомогою глибоких спостережень за допомогою HESS тепер виявлено новий компонент випромінювання з ще більшою енергією, з енергією до десятків тераелектронвольт (ТеВ).

«Це приблизно у 200 разів більше енергії, ніж будь-яке випромінювання, яке коли-небудь було виявлено від цього об’єкта», — говорить співавтор Крісто Вентер з Північно-Західного університету в Південній Африці. Ця дуже високоенергетична складова з’являється в тих самих фазових інтервалах, що й та, що спостерігається в діапазоні ГеВ. Однак, щоб досягти цих енергій, електронам, можливо, доведеться подорожувати навіть далі, ніж магнітосфера, але схема обертального випромінювання повинна залишатися незмінною.

«Цей результат кидає виклик нашим попереднім знанням про пульсари та вимагає переосмислення того, як працюють ці природні прискорювачі», — говорить Араш Джаннаті-Атай з лабораторії Astroparticle & Cosmology (APC) у Франції, який керував дослідженням.

«Традиційна схема, згідно з якою частинки прискорюються вздовж ліній магнітного поля в межах магнітосфери або трохи поза нею, не може достатньо пояснити наші спостереження. Можливо, ми спостерігаємо прискорення частинок через так званий процес магнітного перез’єднання за межами світлового циліндра, який все ще якимось чином зберігає схему обертання? Але навіть цей сценарій стикається з труднощами, щоб пояснити, як утворюється така екстремальна радіація».

Яким би не було пояснення, поряд з іншими його найвищими показниками, пульсар Вела тепер офіційно тримає рекорд як пульсар з найбільшою енергією гамма-променів, виявлених на сьогодні.

«Це відкриття відкриває нове вікно спостереження для виявлення інших пульсарів в діапазоні десятків тераелектронвольт за допомогою поточних і майбутніх більш чутливих гамма-телескопів, таким чином прокладаючи шлях для кращого розуміння процесів екстремального прискорення в сильно намагнічених астрофізичних об’єктах», каже Джаннаті-Атай. Джерело