Ученые, использующие H.E.S.S. Обсерватория в Намибии обнаружила гамма-лучи самой высокой энергии от звезды под названием пульсар Вела. Энергия этих гамма-лучей составляет 20 тераэлектронвольт, что примерно в 10 триллионов раз превышает энергию видимого света. Это наблюдение трудно совместить с теорией, создающей такие импульсные гамма-лучи, сообщает международная группа исследователей в журнале Nature Astronomy.
Пульсары — это трупы, оставленные звездами, которые эффектно взорвались во время взрывов сверхновых. Взрыв оставит после себя крошечную мертвую звезду диаметром всего около 20 километров, которая вращается чрезвычайно быстро и имеет огромное магнитное поле.
Эммаде Онья Вильхельми, ученый из H.E.S.S., объяснил: «Эти звезды смерти почти полностью состоят из нейтронов и невероятно плотны: чайная ложка материала будет иметь массу более 5 миллиардов тонн, что примерно в 900 раз больше массы Великой пирамиды в Гизе».
Пульсары испускают вращающиеся лучи электромагнитного излучения, что-то вроде космических маяков. Если бы их лучи пронеслись по нашей солнечной системе, мы бы увидели вспышки радиации, которые появлялись бы через определенные промежутки времени. Эти вспышки света, также известные как импульсы излучения, можно обнаружить в разных энергетических диапазонах электромагнитного спектра.
Ученые полагают, что источником этого излучения являются быстрые электроны, генерируемые и ускоряемые в магнитосфере пульсара, которые движутся к внешним пределам пульсара. Магнитосфера состоит из плазмы и электромагнитных полей, окружающих звезду и вращающихся вместе с ней.
«Электроны получают энергию по мере движения наружу и выделяют ее в виде наблюдаемого луча излучения», — сказал Бронек Рудак из Астрономического центра Николая Коперника (CAMKPAN) в Польше.
Пульсар Вера, расположенный в южном созвездии Вела, является самым ярким пульсаром в радиодиапазоне электромагнитного спектра и самым ярким постоянным источником космических гамма-лучей в диапазоне гигаэлектронвольт (ГэВ). Он вращается примерно 11 раз в секунду. Однако при энергии выше нескольких ГэВ его излучение резко прекращается, вероятно, потому, что электроны достигают конца магнитосферы пульсара и покидают ее.
Но это еще не конец истории: благодаря углубленным наблюдениям с использованием H.E.S.S. теперь обнаружен новый, более энергичный компонент излучения, энергия которого достигает десятков тераэлектронвольт (ТэВ).
Соавтор Кристо Вентер из Северо-Западного университета в Южной Африке сказал: «Это примерно в 200 раз более энергично, чем все излучение, ранее обнаруженное от этого объекта. Этот компонент сверхвысоких энергий возникает в тех же фазовых интервалах, что и наблюдаемые в диапазоне ГэВ. Однако, чтобы достичь этих энергий, электроны могут путешествовать дальше, чем магнитосфера, но вращательная картина излучения должна оставаться неизменной».
«Этот результат бросает вызов нашему предыдущему пониманию пульсаров и требует переосмысления того, как работают эти естественные ускорители», — сказал Араче Джаннати-Атаи из Французской лаборатории астрочастиц и космологии (APC), возглавлявший исследование.
«Традиционная схема ускорения частиц вдоль силовых линий магнитного поля внутри или снаружи магнитосферы не может адекватно объяснить наши наблюдения. Возможно, то, что мы видим, — это частицы, ускоряющиеся вне светового столба посредством процесса, называемого магнитным пересоединением, который каким-то образом все еще сохраняет структуру вращения? Но даже если это так, трудно объяснить, как может быть произведено такое экстремальное излучение».
Независимо от объяснения, пульсар Вела теперь официально является рекордсменом по пульсару с самой высокой энергией гамма-излучения, обнаруженному на сегодняшний день.
«Это открытие открывает новое окно наблюдений, позволяя обнаруживать другие пульсары в диапазоне десятков тераэлектронвольт с помощью нынешних и будущих более чувствительных гамма-телескопов, открывая путь к лучшему пониманию процессов экстремального ускорения в сильно намагниченных объектах», — сказал Джаннати-Атаи.