Pulsar új energiarekordot állított fel

A gamma-sugár impulzusok energikusabbak, mint valaha egy csillag

A Rák-köd szívében egy pulzár található, amely meglepően nagy energiájú gamma-sugárzást bocsát ki. Itt látható látható, röntgen- és infravörös fény összetett képe. © NASA / CXC / J.Hester; NASA / ESA / J.Hester és A.Loll; NASA / JPL-Caltech / R.Gehrz (Minn Egyetem)
felolvasta

Meglepően energikus: A Rák-ködben lévő forgó neutroncsillag a legnagyobb energiájú fény sugárzást bocsátja ki, amit valaha egy csillag mér. A csillagászok gamma-sugárimpulzusokat fedeztek fel legfeljebb 1, 5 teraelektronvolv energiával ezen pulzár számára. Eddig a kutatók csak azt tudhatják meg, hogy ez a szélsőséges sugárzás hogyan alakul ki. Mivel a szokásos mechanizmus nem elég ehhez.

A pulzárok olyan neutroncsillagok, amelyek erős mágneses mezővel rendelkeznek és gyorsan forognak. Ennek eredményeként rendszeres, erős sugárzási impulzusokat bocsátanak ki, mint egy világítótorony. Ezek azonban nagyon eltérően viselkedhetnek. 2014-ben a csillagászok felfedeztek egy pulzárt, amely folyamatosan vált a rádióhullámok és a gammasugarak között. Egy másik a Tejút leghosszabb röntgen sugárhajtású készülékét hozza létre.

És a jól ismert Crab köd pulzárja még korábban is meglepetéseket okozott. A csillagászok már 2011-ben észrevették, hogy a neutroncsillag szokatlanul nagy energiájú gammasugarakat bocsát ki ebben a szupernóvamaradványban. 100–400 Gigaelektronenvolt elérte az akkor mért értékeket.

Négyszer magasabb, mint az előzőleg mért

Most azonban ez a pulsar még magasabbra állította a sávot. A Rák-köd új megfigyelései a MAGIC távcsővel a Tenerifén most felmutattak akár 1, 5 teraelektronvolta gamma-sugár impulzusokat. Ez majdnem négyszerese az előző értékeknek, és lényegesen több, mint valaha egy pulzárral mérve.

A rákos pulzár a Chandra röntgen távcsőjének lövésében. A neutroncsillag fehér pontként látható a köd jobb alsó sarkában. © NASA / CXC / SAO / F.Seward et al.

Ez a rendkívül magas energiamennyiség miként jön létre, eddig nem tisztázott. Mivel a pulzátorok sugárzása az általános elmélet szerint merül fel, az elektronok kölcsönhatásán keresztül a forgó neutroncsillag erős mágneses mezőjével. "A neutroncsillag mágnesesen töltött, összetett atmoszférájában az elektronok és részecskéik, a pozitronok felgyorsulnak majdnem a fénysebességig, mielőtt felvillannának" - magyarázza Razmik Mirzoyan a Max Planck Fizikai Intézetből. kijelző

Túl erős modellek

Ezzel a modellel azonban a gammasugarak csak néhány gigaelektronvolvolig megmagyarázhatók - ez túl kevés a most megfigyelt gamma-sugárimpulzusokhoz. Elméletileg azonban lenne egy olyan mechanizmus, amely úgynevezett energiát adna a sugárzásnak. Nem szétszórja a közvetlenül a pulzárból származó elektronokat és pozitronokat, hanem felgyorsított második vagy harmadik generációs családaikkal.

Ezek a részecskék körülbelül 1500 kilométer magasságban alakulnak ki a mágneses mező szélén. Ott kölcsönhatásba lépnek az UV és a röntgen, valamint a mágneses mezővel. A másodlagos részecskék ezután energiájukat az alacsony energiatartalmú fotonokba továbbítják, és nagy energiájú gamma-kvantákká alakítják őket, amelyek elhagyják a mágneses teret.

A zöld és a kék aláhúzza azokat a régiókat, amelyek felhasználhatók az elektronok rendkívül magas energiákká történő gyorsításához. A zöld terület közel áll a mágneses mezőhöz, a kék terület akár 100 000 km-re is lehet a pulzártól. Patricia Carcel Marco

Utólagos energianövelés?

Ezt az energiaátadást inverz Compton-mechanizmusnak nevezzük. Ez a hatás elméletileg rendkívül nagy energiájú gamma-sugár fotonokat eredményezhet. Ennek a későbbi és a pulzártól távol eső sugárzásnak azonban valóban némi késéssel meg kell érkeznie a földi távcsövekhez - de ez nem így van, ahogy a csillagászok felfedezték.

Ehelyett a szélsőséges gamma-sugár impulzusok a MAGIC távcsőbe érkeztek pontosan ugyanabban az időben, mint a nagyobb energiájú rádióhullámok vagy a röntgen sugarai a pulsar mágneses mezőjéből. "Ez azt jelentené, hogy az összes sugárzás egy viszonylag kis régióban jön létre a mágneses mező szélén, vagy a nagy energiájú gammasugárzás egyfajta" emlékeztetőt "tart az alacsonyabb energiájú sugárzásra" - mondja Mirzoyan.

Ezt nem zárná ki, ahogy a kutató elmagyarázza. De mi történik ezzel a mechanizmussal, eddig alig kutattak. "Ezért hosszú távon új, részletes elméleti modellekre van szükségünk, amelyek leírják ezt a jelenséget" - zárja le Mirzoyan. (Csillagászat és asztrofizika, 2016; doi: 10.1051 / 0004-6361 / 201526853)

(Max Planck Fizikai Intézet, 2016.01.14. - NPO)