Pulsar postavlja nov energetski rekord

Impulzi gama-žarkov so bolj energični kot kdajkoli, ki jih meri zvezda

V osrčju rakove meglice sedi pulsar, ki oddaja presenetljivo visokoenergijsko gama sevanje. Tu je sestavljena slika vidne, rentgenske in infrardeče svetlobe. © NASA / CXC / J.Hester; NASA / ESA / J.Hester & A.Loll; NASA / JPL-Caltech / R.Gehrz (Univerza v Minn.)
prebral

Osupljivo energična: vrtljiva nevtronska zvezda v rakovi meglici oddaja največje energijsko svetlobno sevanje, kar jih je kdaj izmerila zvezda. Astronomi so za ta pulsar odkrili gama-impulze z energijo do 1, 5 teraelektronvolta. Do zdaj lahko raziskovalci le ugibajo, kako nastane to ekstremno sevanje. Ker običajni mehanizem za to ni dovolj.

Pulsarji so nevtronske zvezde, ki imajo močna magnetna polja in se hitro vrtijo. Kot rezultat, oddajajo redne močne impulze sevanja kot svetilnik. Vendar se lahko ti obnašajo zelo različno. Leta 2014 so astronomi odkrili pulsar, ki nenehno preklaplja med radijskimi valovi in ​​gama žarki. Drugi proizvaja najdaljši rentgenski curek Mlečne poti.

Pa tudi pulsar v znani rakovi meglici je povzročil presenečenja še prej. Že leta 2011 so astronomi opazili, da nevtronska zvezda v tem ostanku supernove oddaja nenavadno visoko energijske gama žarke. 100 do 400 Gigaelektronenvolt je doseglo vrednosti, izmerjene v tistem času.

Štirikrat višja od prej izmerjene

Zdaj pa je ta pulsar postavil prečko še višje. Nova opazovanja rakove meglice s teleskopom MAGIC na Tenerifuh so zdaj pokazala impulze gama žarkov do 1, 5 teraelektronvoltov. To je skoraj štirikrat več kot prejšnje vrednosti in bistveno več kot kdajkoli izmerjeno s pulsarjem.

Rak pulsar v posnetku rentgenskega teleskopa Chandra. V nevtralnem spodnjem kotu megle je nevtronska zvezda vidna kot bela pika. © NASA / CXC / SAO / F.Seward et al.

Kako nastane ta izjemno visoka energija, zaenkrat še ni jasno. Ker sevanje pulsarjev nastane v skladu s skupno teorijo, z interakcijo elektronov z močnim magnetnim poljem vrteče se nevtronske zvezde. "V magnetno nabitem, kompleksnem ozračju nevtronske zvezde, elektronov in njihovih delcev positronov pospešimo do skoraj hitrosti svetlobe, preden utripajo, " razlaga Razmik Mirzoyan z Inštituta za fiziko Max Planck. zaslon

Preveč močni modeli

Vendar pa je s tem modelom mogoče razložiti gama žarke le do nekaj gigaelektronvoltov energije, kar je za premajhne gama-impulze, ki jih zdaj opažamo, še premalo. Teoretično pa bi obstajal mehanizem, ki sevanju daje energijsko moč, tako rekoč. Ne razkropi elektronov in pozitronov, ki izhajajo neposredno iz pulsarja, temveč njihove pospešene prikrajšave druge ali tretje generacije.

Ti delci nastajajo na samem robu magnetnega polja na približno 1.500 kilometrih nadmorske višine. Tam komunicirajo z UV in X-žarki, pa tudi z magnetnim poljem. Sekundarni delci nato svojo energijo prenašajo na nizkoenergijske fotone, ki jih pretvorijo v visokoenergijski kvant gama, ki zapusti magnetno polje.

Zelena in modra podčrtata področja, ki jih lahko uporabimo za pospeševanje elektronov do izjemno visokih energij. Zeleno območje je blizu magnetnega polja, modro območje bi lahko bilo oddaljeno od pulsarja do 100.000 km. Patricia Carcel n Marco

Naknadno povečanje energije?

Ta prenos energije imenujemo inverzni Compton mehanizem. Ta učinek bi teoretično lahko povzročil izjemno visokoenergijske fotone gama žarkov. Vendar pa bi moralo to sevanje, ki se pojavi pozneje in daleč stran od pulsarja, dejansko priti do kopenskih teleskopov z nekaj zamude - vendar to ni tako, kot so odkrili astronomi.

Namesto tega so ekstremni gama-žarki prispeli do teleskopa MAGIC točno v istem času kot energijsko bogati radijski valovi ali rentgenski žarki znotraj magnetnega polja pulzarja. "To bi pomenilo, da se vse sevanje proizvaja v sorazmerno majhnem območju na robu magnetnega polja ali visokoenergijsko gama sevanje ohranja neke vrste" opomin "na sevanje z nižjo energijo, " pravi Mirzoyan.

Kot pojasnjuje raziskovalec, to ne bi bilo izključeno. Toda kaj se v resnici dogaja s tem mehanizmom, do zdaj skoraj ni bilo raziskano. "Zato dolgoročno potrebujemo nove podrobne teoretične modele, ki opisujejo ta pojav, " zaključuje Mirzoyan. (Astronomija in astrofizika, 2016; doi: 10.1051 / 0004-6361 / 201526853)

(Inštitut Max Planck za fiziko, 14.01.2016 - NPO)