Суперускорительный южный танец
Обнаружен мощный естественный ускоритель частиц
Астрономы обнаружили двойную звездную систему, состоящую из голубого гиганта и пульсара (нейтронной звезды), которые в паре работают как мощнейший естественный ускоритель частиц, превращая обычные фотоны в фотоны сверхвысоких энергий (через обратное комптоновское рассеивание на ультрарелятивистских электронах и позитронах, одновременно тормозящее, "охлаждающее" последние).
Бинарная система PSR B-1259-63 / SS 2883 расположена от нас на расстоянии порядка 5 тысяч световых лет в направлении на созвездие южного полушария Южный Крест. Этот "дуэт" состоит из пульсара PSR B-1259 и более массивного голубого гиганта SS 2883, обращающихся вокруг общего центра масс с периодом в 3,4 года. Их орбиты настолько эксцентричны (вытянуты), что они то сближаются до 100 миллионов километров при самом близком проходе, то отдаляются на расстояние, примерно в десять раз большее. В периоды сближения сигналы от пульсара значительно приглушаются, поскольку в этот момент его затмевает массивный голубой компаньон (наклон орбиты этой системы по отношению к земным наблюдателям позволяет дважды за один проход регистрировать совмещение диска голубого гиганта и пульсара).
Пульсар был первоначально обнаружен в 1992 году группой астрономов, использующих австралийский радиотелескоп Parkes. Магнитная струя этого пульсара "прохаживается" по Земле 20 раз в секунду (иначе говоря, землянам "посчастливилось" попасть в диаграмму направленности "прожекторного" излучения этого пульсара и наблюдать импульсы, повторяющиеся с периодом, равным периоду вращения соответствующей нейтронной звезды). Кроме радиоимпульсов от него передается и рентгеновское излучение различных энергетических уровней. Это рентгеновское излучение, как теперь считают, рождается в результате взаимодействия магнитного поля пульсара с газами, вырванными из соседа - голубого гиганта.
Объект SS 2883 в 1992 году был идентифицирован в качестве компаньона пульсара. Эта звезда в десять раз превосходит по массе наше Солнце, на ней царят более высокие температуры и все топливо, годное для поддержания термоядерных реакций, там сгорит гораздо быстрее, чем у нашего родного "желтого карлика". SS 2883 очень быстро вращается, что время от времени приводит к "срыванию" звездного материала с его экваториальной области.
С помощью 12,5-метровой Высокоэнергетической стереоскопической системы HESS (High Energy Stereoscopic System), построенной с помощью международного сотрудничества в высокогорной части Намибии (Юго-Западная Африка), во время безлунных ночей в феврале-апреле 2004 года удалось сделать запись "танца" этой пары звезд и засечь время, в ходе которого пульсар сближался со своим компаньоном и удалялся от него. В результате анализа данных удалось отыскать корреляцию между интенсивностью радиоволн от пульсара (а для интерпретации типичного излучения пульсаров используется синхротронный механизм - магнитотормозное излучение электронов, движущихся с релятивистскими скоростями) и гамма-излучением сверхвысоких энергий (свыше 1 ТэВ - одного тераэлектронвольта или триллиона - 1012 эВ), прибывающим из этой области неба.
Феликс Агаронян (Felix Aharonian) из германского Института ядерной физики имени Макса Планка (Max-Planck-Institut für Kernphysik), расположенного в городе Гейдельберг, считает, что эта бинарная система представляет собой интересный пример чрезвычайно сложной магнитогидродинамической системы, не только продуцирующей потоки ультрарелятивистских ветров пульсара, но и способной "накачивать энергией" частицы (то есть фотоны, в обилии присутствующие там благодаря наличию "оптического компонента") релятивистскими ударными волнами. Понять ее работу можно путем изучения спектральных и временных характеристик доходящих до нас высокоэнергетических гамма-лучей (и как раз на этом этапе может очень пригодиться вступившая сравнительно недавно в строй установка IACTS - Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes - Система из пяти телескопов, отображающих атмосферное черенковское излучение - то есть вторичное излучение, производимое высокоэнергетичными частицами, взаимодействующими с земной атмосферой). Во многих отношениях бинарную систему PSR B1259-63 можно считать уникальной лабораторией для исследования физики ветров пульсара.
В общем потоке космических частиц высоких энергий гамма-излучение занимает особое место. Дело в том, что траектории заряженных частиц космических лучей в ходе их путешествия к Земле преломляются под воздействием галактических и межгалактических магнитных полей, "забывая" таким образом свое изначальное направление, а гамма-лучи как незаряженные частицы не испытывают воздействия магнитных полей и к Земле следуют прямым путем, сохраняя таким образом важнейшую информацию о породивших их источниках. Проверяя, прибывает ли данная порция излучения с одного-единственного направления или со всех направлений разом, можно отличить, чем она порождается - заряженными космическими частицами или гамма-лучами.
Наблюдения в области гамма-излучения сверхвысоких энергий посредством наземных установок проводятся начиная с 60-х годов прошлого века. А на протяжении последнего десятка лет были основаны сразу несколько наземных обсерваторий, перед которыми ставилась задача по обнаружению гамма-излучения из самого верхнего энергетического диапазона. Принцип действия у всех подобных установок один и тот же - регистрируется то вторичное излучение, что возникает при взаимодействии высокоэнергетических (и обладающих высокой проникающей способностью) гамма-квантов с земной атмосферой (то есть в качестве "рабочего вещества" используется окружающий нас воздушный океан). Речь идет о так называемом черенковском излучении (излучение Черенкова - Вавилова, эффект открыт в 1934 году советскими учеными). Источником этих скоротечных (продолжительностью в миллиардные доли секунды) слабых голубоватых вспышек являются частицы, движущиеся в земной атмосфере со скоростями, превышающими скорость света в воздухе (которая немного ниже, чем скорость света в вакууме). Этот эффект чем-то напоминает сверхзвуковой удар, который возникает, если самолет летит со сверхзвуковой скоростью.
Источник:
Natural Particle Accelerator Discovered - Universe Today
Обсудить
Справка
Гамма-лучи
Гамма-лучи - это наиболее проникающая форма электромагнитного излучения, гамма-излучение может быть приблизительно в миллиард раз энергетически более эффективным, чем рентгеновское излучение, производимое рентгеновскими установками в больницах (энергетический диапазон, отведенный гамма-квантам, начинается от 0,1 МэВ). Поэтому использовать гамма-лучи для создания изображений чрезвычайно сложно - они легко проходят сквозь любой материал, который можно было бы применить для этих целей. Однако к счастью для жизни на Земле гамма-лучи от космических объектов надежно блокируются атмосферой - взаимодействуя с ее молекулами, фотоны высоких энергий (больше 10 ГэВ) порождают электроны, движущиеся со скоростью, превышающей фазовую скорость света в воздухе и дающие в свою очередь так называемое черенковское излучение (излучение Черенкова - Вавилова, эффект открыт в 1934 году советскими учеными) - слабые вспышки синего света продолжительностью в миллиардные доли секунды. Астрономы используют свет от этих вспышек в работе наземных детекторов гамма-излучения. Так как гамма-лучи не подвержены воздействию магнитных полей, направление их прихода может непосредственно указывать на их источник.
Possible Origin of Cosmic Rays Revealed with Gamma Rays - PPARC
Справка
Нейтронные звезды
- очень компактные и плотные объекты с массами около полутора солнечных и радиусом порядка 10 километров. Плотность в центре такой "звезды" в несколько раз превышает ядерную. В основном нейтронные звезды состоят из вырожденных нейтронов с малой примесью вырожденных протонов и электронов и только самые внешние слои - твердая кора - содержат железо с примесью Cr, Ni, Co. Гидростатическое равновесие в них поддерживается давлением вырожденного нейтронного газа. Образование нейтронных звезд происходит в процессе гравитационного коллапса на конечных стадиях эволюции достаточно массивных звезд (в несколько раз превышающих массу Солнца). Большинство известных на сегодня нейтронных звезд являются пульсарами (обнаружены в 1967 году).
Статьи по теме
Суперускорительный южный танец
Астрономы обнаружили двойную звездную систему, состоящую из голубого гиганта и пульсара, которые в паре работают как мощнейший естественный ускоритель частиц, превращая обычные фотоны в фотоны сверхвысоких энергий.
Найден мощнейший источник гравитационных волн
Удалось найти свидетельство того, что два белых карлика облетают друг друга по столь тесной орбите, что вот-вот сольются, устроив космический катаклизм. О J0806 говорят как о главном кандидате для экспериментов, целью которых будет непосредственное обнаружение еле уловимой "ряби", что сотрясает пространство-время.
Квазары порождают новые загадки
Квазары - самые яркие объекты во Вселенной - сформировались в относительно небольших галактиках. Согласно новому исследованию, эти сверхмассивные черные дыры появились вскоре после Большого взрыва и набрали свой вес на удивление быстро - быстрее, чем галактики, окружающие их. Астрономы попытались "вычесть" из общего излучения древнейших источников интенсивный свет их центрального квазара, чтобы непосредственно разглядеть "родительские" галактики, в которых развился тот или иной "монстр".
Черные дыры разрушили теорию призрачных частиц
Недавно появилась интересная теория, которая претендует ни много ни мало, как на раскрытие всех основных тайн современной космологической науки. Эта теория "призрачного конденсата" появилась в прошлом году. Предполагается, что межзвездный вакуум заполнен своеобразной "жидкостью" или "флюидом" из призрачных частиц. Однако согласно последним вычислениям, черные дыры, населяющие нашу Вселенную, могли бы очень быстро "выхлебать" любую подобную "жидкость".
Физика: 9 важнейших нерешенных вопросов
Череда недавних громких астрономических открытий заставила признать тревожный факт: та материя во Вселенной, про которую мы хоть что-то знаем, составляет не более 5% нашего мира. А остальное приходится на неизвестные формы "темного вещества" и "темной энергии". При этом резко повысилась роль физики элементарных частиц, от которой теперь требуют раскрытия основных законов природы, управляющих этим самым темным веществом, темной энергией и т.д.
Самые выдающиеся открытия 2003 года: темная энергия, пентакварки, бозе-конденсаты, квантовые компьютеры и др.
Многие западные издания выстраивают своеобразные хит-парады научных достижений уходящего 2003 года. Мы публикуем один из таких списков, составленный редакцией издания PhysicsWeb.
Прорыв в компьютерном моделировании двойной системы черных дыр
Американским физикам удалось получить важный промежуточный результат в решении одной из фундаментальных и до сих пор нерешенных проблем Общей теории относительности - речь о моделировании поведения двух черных дыр, движущихся по спиралевидным орбитам вокруг общего центра масс. Ожидается, что такая двойная система представляет собой мощный источник гравитационных волн.
Черные дыры играют сами c собой в смертельный футбол
Когда сталкиваются сверхмассивные черные дыры, представляющие собой ядра соседних галактик, пространство вокруг них буквально трещит по швам, только держись! Мощнейший всплеск гравитационного излучения сообщает всему миру о том, что эти монстры яростно сливаются в одну еще более массивную черную дыру. "Пинок", который эта система получает в момент столкновения, может даже выбить получившуюся в результате черную дыру вон из родной галактики. Новое исследование описывает последствия такого межгалактического столкновения с точки зрения современной теоретической физики.
Впервые удалось отыскать место рождения бродячего микроквазара
Впервые удалось проследить путь по Галактике и найти место рождения так называемого микроквазара - пары объектов, обращающихся вокруг общего центра масс, один из которых является компактным остатком взрыва сверхновой - нейтронной звездой или черной дырой. Ученые пришли к выводу, что бинарная система LSI +61 303 сформировалась когда-то в звездном скоплении IC 1805 и была вышвырнута из него примерно 1,7 миллиона лет назад.
Датчик гравитационных волн уходит под землю
Гравитационные волны - это своего рода "рябь" в пространственно- временном континууме, которая возникает тогда, когда массивные космические тела испытывают ускорение (точнее говоря, гравитационные волны излучаются массами, движущимися с переменным ускорением). Альберт Эйнштейн предположил их существование в рамках своей Общей теории относительности еще в 1915 году. Двигаться гравитационные волны должны были со скоростью света. Однако эти волны очень слабы и их регистрация до сих пор находится на грани технических возможностей.
Найдена пара гигантских черных дыр, обреченных слиться в межгалактическом катаклизме
Ядро галактики NGC 6240 представляет собой систему из двух супермассивных коллапсаров, и в будущем ей грозят серьезные потрясения. Это доказали немецкие астрономы из Института внеземной физики имени Макса Планка с помощью орбитальной рентгеновской обсерватории "Чандра". Открытие подтверждает теории формирования супермассивных черных дыр.
Удалось увидеть мост между звездами
Впервые удалось получить изображение в рентгеновских лучах пары взаимодействующих звезд - красного гиганта и белого карлика - и найти свидетельства того, что между этими звездами действительно выстраивается своеобразный струящийся "мост" из раскаленной материи.
Найдена самая массивная двойная звездная система
Приблизительно в 20 тысячах световых лет от Земли найдены две сверхмассивные звезды, которые схватились друг с другом в длительном спарринге, подобно двум тяжеловесным борцам сумо. Они обращаются вокруг общего центра масс с периодом в 3,7 дня, почти касаясь друг друга, поэтому ни о каком спокойствии в этом районе Вселенной и речи быть не может - постоянно высвобождаемая при их взаимодействии энергия дает начало горячим и мощным звездным ветрам.
Суперзвезде из безумного кластера закон не писан
Астрономы из Университета Флориды, вероятно, обнаружили самую яркую из всех известных на сегодняшний момент звезд, которая горит в семь раз ярче, чем предыдущий "рекордсмен" такого рода. Однако этот "плазменный бегемот" славен не столько своим рекордом, сколько тем, что попросту нарушает современные физические законы.
Невидимые гиганты вдребезги разносят свою колыбель
Позади темной завесы из газа и пыли скрывается одно из самых активных мест звездообразования в нашей Галактике. Эти "звездные ясли" носят обозначение DR21, расположены приблизительно в 10 тысячах световых лет от нас в созвездии Лебедя и невидимы человеческому глазу.
Радиоастрономы нашли самый молодой звездный труп
Канадские исследователи считают, что им удалось идентифицировать недавно сформировавшуюся черную дыру или нейтронную звезду. По всей видимости, это открытие служит подтверждением теории, согласно которой подобные экзотические квазизвездные объекты рождаются в результате взрывов гигантских звезд.
Смертельный супергорячий мотылек-однодневка
Космический телескоп "Хаббл" сделал фотографию останков звезды солнечного типа, которая сбросила свою внешнюю оболочку, точно какая-то чудовищная "куколка", и теперь во всю ширь развернула свои переливчатые "крылья" гигантской космической "бабочки".
Пульсар 3C58 прохлаждается и расставляет сети
Изучение молодого пульсара 3C58 с помощью космической рентгеновской обсерватории NASA "Чандра" позволило зафиксировать аномально быстрое охлаждение этого объекта. Полученные данные позволяют предположить, что плотность вещества пульсара на самом деле гораздо выше той, что следует из общепринятых теорий.
Обнаружен первый двойной пульсар
Самый первый двойной пульсар был обнаружен международной командой астрономов из Великобритании, Австралии, Италии и США. Открытие позволит провести более точную проверку истинности Общей теории относительности, а также впервые изучить магнитосферу пульсара.
Найден новый суперисточник гамма-лучей неизвестной природы в нашей Галактике
Группе европейских астрономов удалось найти новый неидентифицированный очень высокоэнергетичный источник гамма-излучения в нашей Галактике. Источник, обозначенный как TeV J2032+4130, обнаружен с помощью системы телескопов наземного базирования, отображающей черенковское излучение. Возможно, речь идет о целом новом классе высокоэнергетических источников гамма-излучения пока еще неизвестной природы.
Найдено направление "космического ливня", устроившего потоп в Солнечной системе
Едва ли не самая интригующая проблема, с которой в свое время столкнулись исследователи космических лучей, - это необходимость объяснения так называемого "колена" в спектре первичного космического излучения - избытка высокоэнергичных частиц. До сих пор однозначного объяснения этот феномен не получил, но последние исследования все увереннее связывают эту аномалию не с особенностью "работы" галактических магнитных полей или физикой межзвездного пространства, а с тем, что нас, землян, просто угораздило родиться в относительной близости от мощного "ускорителя" частиц определенной энергии, изрядно "попортившего" астрофизикам картину мира.
В центре Млечного пути найдено антивещество неизвестного происхождения
Это антивещество в принципе может образовываться за счет некоторых энергетически чрезвычайно эффективных атомных процессов, например, в ходе радиоактивного распада изотопа алюминия. Его "подпись" известна как аннигиляционная "линия 511 кэВ". Однако оказалось, что антивещества в центре Галактики слишком много для того, чтобы можно было объяснить его появление только распадом алюминия. Также ясно показано наличие множества источников антивещества - оно вовсе не концентрируется вблизи одной точки.
Разрешена одна из загадок космических лучей
Казалось бы, в одной-единственной цифре не может быть ничего выдающегося, однако это позволило не только разрешить споры о месте рождения пульсара и определить размер его нейтронной звезды (а стало быть, уточнить физическую модель этого объекта), но и, возможно, открыть одну из важнейших тайн космических лучей.
Японцы обнаружили цунами среди звезд
С помощью эффектов межзвездной турбулентности можно объяснить недавние наблюдения таинственного разогрева ядер галактических кластеров. Согласно новым исследованиям, сложные турбулентные движения газа, в чем-то подобные цунами, постоянно взбалтывают и нагревают скопления галактик.
Новости по теме
