Пульсар удивил астрономов рекордным гамма-излучением

Почти в 1000 световых годах от того места, где вы сидите, находится вращающаяся сильно намагниченная нейтронная звезда, которая настолько плотна, что ее столовая ложка равна весу горы Эверест. Это, мягко говоря, впечатляющее зрелище, поэтому астрономы, естественно, любят его изучать.

Возможно, вы даже слышали его название раньше: Вела Пульсар. А в четверг (5 октября) ученые объявили, что данные обсерватории Высокоэнергетической стереоскопической системы (HESS) в Намибии указывают на то, что это космическое чудо стало еще более чудесным.

Похоже, что Вела выпустила излучение самой высокой энергии, которое когда-либо наблюдалось, исходящее от пульсара. В частности, этот объект, по-видимому, испускает гамма-фотоны — которые связаны с длинами волн, которые несут наибольшую энергию из всех волн электромагнитного спектра — содержащие по меньшей мере 20 тераэлектронвольт (ТэВ) или 20 триллионов электронвольт. (1 электронвольт равен количеству энергии, которую получает один электрон после ускорения электрическим током в 1 вольт.)

Чтобы представить это в контексте, Араче Джаннати-Атаи, руководитель исследовательской группы и ученый из лаборатории астрочастиц и космологии во Франции, говорит, что вам понадобится около 2 000 000 типичных фотонов солнечной вспышки, чтобы создать один фотон с энергией 20 ТэВ.

«По сравнению с видимым светом, — сказал Джаннати-Атаи Space.com, — потребуется примерно 2×10^13 видимых фотонов». Хотя Вела — довольно «обычный» пульсар с вращением, происходящим 11 раз в секунду, исследователь объясняет, что это ключевой предмет в астрономии, потому что он довольно близок к нам — с космической точки зрения. «Нацеливание на него с помощью наших телескопов было почти обязательным!»

Обычно ожидается, что пульсары будут излучать излучение с энергией ниже десятков гигаэлектронвольт (ГэВ), не говоря уже о том, чтобы оно попадало в крайнюю область ТэВ. (1 гигаэлектронвольт равен 1 миллиарду электронвольт). Даже Vela, по мнению команды, изначально демонстрировала своего рода ограничение, когда дело доходит до излучения. наблюдать.

«Мы искали импульсное излучение от Вела при более низких энергиях», — сказал Джаннати-Атаи, — «Но обнаружение фотонов, достигающих энергии 20 ТэВ, было действительно неожиданностью». Единственный другой пульсар, когда-либо наблюдавшийся с излучением на уровне ТэВ, — это Крабовый Пульсар, расположенный на расстоянии более 6000 световых лет от Земли, но даже у него максимальная энергия составляла около 1 ТэВ.

И, наконец, прежде чем мы перейдем к некоторым последствиям этого наблюдения высокой энергии, есть еще одна интригующая находка, которую стоит обсудить о Веле. Рискуя упростить, команда обнаружила, что высокоэнергетические фотоны Велы соответствуют ранее неизвестному спектральному компоненту пульсаров. «Спектр» пульсара представляет собой диаграмму, которая представляет все различные интенсивности света и энергии, излучаемые объектом.

(Это касается не только пульсаров. Ученые могут изучать множество спектров космических объектов, если в них участвует свет). По сути, благодаря спектру Vela команда заметила резкий рост и явный разрыв между выбросами ТэВ и выбросами более низкого уровня.

Это означает, что очень энергичные фотоны не могли быть продолжением фотонов с более низкой энергией, так что последние росли и росли (и росли), пока не достигли ТэВного статуса. «Это контрастирует с Крабовым Пульсаром», — сказал Джаннати-Атаи, энергетический спектр которого является продолжением его выбросов в ГэВ.

Что мы можем сделать с этой информацией?

Что касается того, что это может означать для астрономии в целом, то, прежде всего, это многое говорит нам об одном из самых невероятных объектов в нашей Вселенной. «В зоопарке космических объектов пульсары просто фантастические», — сказал Джаннати-Атаи. «Это космические лаборатории с невероятными возможностями, которых мы пока не можем достичь на Земле». Даже история происхождения пульсаров весьма впечатляет.

Это остатки вращающихся трупов звезд, которые когда-то погибли в результате взрыва сверхновой, они почти полностью состоят из нейтронов и испускают лучи радиации, которые иногда проносятся по нашей Солнечной системе. На самом деле именно эти исследования, которые происходят через определенные промежутки времени, позволяют ученым составить карту спектров этих тел.

Такая крайность также является причиной того, что ученые изучают пространство вокруг пульсаров, чтобы проверить некоторые основные физические концепции, о чем упоминает Джаннати-Ата, называя их «космическими лабораториями».

В частности, экспертам нравится проверять, справедлива ли теория общей теории относительности Альберта Эйнштейна в отношении пульсаров, поскольку эти объекты являются одними из самых гравитационно интенсивных объектов во Вселенной, а общая теория относительности — это ошеломляющее объяснение самой гравитации. Насколько нам известно, так оно и есть.

Кроме того, Джаннати-Атаи говорит, что эти результаты накладывают строгие ограничения на наше понимание источника излучения пульсаров. В настоящее время ученые полагают, что источником являются быстро движущиеся электроны, образующиеся и ускоряющиеся в магнитосфере пульсара, которые затем перемещаются к периферии объекта.

Однако эта модель на самом деле не объясняет наблюдения команды; Должны произойти другие вещи, чтобы произвести выбросы с энергией до 20 ТэВ. И хотя у исследователей есть некоторые идеи, они намерены полностью решить эту загадку с помощью будущих наблюдений.

А пока мы можем наслаждаться тем, как эти результаты официально открыли новый путь для ученых, работающих среди звезд. Как выразился Джаннати-Атай: «Рождение астрономии ТэВ-пульсаров!» Исследование этих результатов было опубликовано 5 октября в журнале Nature Astronomy.