Астрономите наблюдават наблизо пулсар със странен ореол около него. Този пулсар може да отговори на въпрос, който озадачава астрономите от известно време. Пулсарът е кръстен Geminga и е един от най-близките пулсари на Земята, на около 800 светлинни години в съзвездието Близнаци. Не само че е близо до Земята, но и Geminga е много ярък в гама-лъчите.
Самият ореол е невидим за нашите очи, очевидно, тъй като е в дължината на вълната на гама. (Космическият телескоп на ФАСА от НАСА го откри.) Но той е голям и покрива толкова голяма част от небето, колкото 40 пълни Луни.
Ореолът може да е отговорен за някои действия в нашия собствен квартал: в близост до Земята има изобилие от анти-материя и нейното присъствие озадачава учените от десетилетие.
„Нашият анализ предполага, че същият този пулсар би могъл да бъде отговорен за десетилетия пъзел за това защо един вид космическа частица е необикновено изобилен в близост до Земята“, казва Матиа Ди Мауро, астрофизик от Католическия университет в Америка във Вашингтон и космическото пространство на Годард на НАСА Център за полети в Грийнбелт, Мериленд. "Това са позитрони, антиматериалната версия на електроните, идващи от някъде отвъд Слънчевата система."
Пулсар е остатъкът от масивна звезда, изчезнала свръхнова. Geminga е резултат от експлозия на свръхнова преди около 300 000 години в съзвездието Близнаци. Това е въртяща се неутронна звезда, ориентирана по определен начин към Земята, така че нейната енергия е насочена към нас като метещ се фар.
Пулсар е естествено заобиколен от облак от електрони и позитрони. Това е така, защото неутронната звезда има интензивно електромагнитно поле, най-силното от всеки известен обект. Свръхсилното поле издърпва частиците от повърхността на пулсара и ги ускорява до почти светлинна скорост.
Тези бързо движещи се частици, включително електрони и техните анти-материални колеги, позитрони, са космически лъчи. Тъй като космическите лъчи носят електрически заряд, те са подложени на въздействието на магнитните полета. Така че, когато космическите лъчи достигнат Земята, астрономите не могат да определят източника си.
През последното десетилетие или повече различни обсерватории и експерименти са открили повече високо енергийни позитрони в нашата околност от очакваното. Космическият телескоп на ФАСА от НАСА Ферми, магнитният спектрометър на НАСА и други експерименти са ги открили. Учените очакваха, че източниците в близост, включително Geminga, са източникът. Но поради начина, по който тези позитрони са засегнати от магнитните полета, това не може да бъде доказано.
До 2017г.
През същата година Високопланинната обсерватория за гама-лъчи на Черенков (HAWC) потвърди какво откриха някои наземни открития: малък, но интензивен ореол на гама-лъчи около Геминга. HAWC открива енергии в халогенната структура от 5 - 40 TeV, или Tera-електронни волта. Това е светлина с трилиони пъти повече енергия, отколкото нашите очи могат да видят.
Първоначално учените смятали, че ореолът с висока енергия се причинява от ускорени електрони и позитрони, сблъскващи се със звездна светлина, което би засилило енергията им и ги направи супер ярки. Когато заредена частица прехвърля част от енергията си във фотон, който се нарича разсейване на обратното-Комптън.
Но екипът, използващ HAWC за наблюдение на Geminga и неговия ореол, стигна до извода: тези високоенергийни позитрони само рядко ще достигнат Земята въз основа на размера на ореола. Затова трябваше да има друго обяснение за изобилието на позитрони близо до Земята.
Учените, изследващи присъствието на позитрони в близост до Земята, все още не са пресекли пулсари от списъка си. И като близък и ярък пулсар, Geminga все още привлече интереса им.
Матиа Ди Мауро ръководеше малък екип учени, изучаващи данни за Geminga на десетилетие от телескопа на голяма площ на Ферми (LAT.). LAT наблюдава светлина с по-ниска енергия от HAWC. Ди Мауро е водещ автор на ново проучване, представящо тези открития. Изследването е озаглавено „Откриване на а-ореол около Geminga с данните на Fermi-LAT и последици за позитронния поток.“ Документът е публикуван в Physics Review.
Един от съавторите на статията е Силвия Манкони, докторантура в университета RWTH Aachen в Германия. В съобщение за печата Манкони казва: „За да изучим ореола, трябваше да извадим всички други източници на гама-лъчи, включително дифузна светлина, получена при сблъсъци на космически лъчи с междузвездни газови облаци. Проучихме данните, използвайки 10 различни модела на междузвездна емисия. “
След като екипът извади всички останали източници на гама лъчи в небето, данните разкриха огромна продълговата структура; ореол около Геминга. Високоенергийната структура покри 20 градуса в небето при 20 милиарда електронни волта и още по-голяма площ при по-ниски енергии.
Съавторът на проучването Фиоренца Донато е от Италианския национален институт по ядрена физика и от Университета в Торино. В съобщението за печата Донато казва: „Частите с по-ниска енергия пътуват много по-далеч от пулсара, преди да изпаднат в звездна светлина, прехвърлят част от своята енергия към него и усилват светлината до гама лъчи. Ето защо излъчването на гама-лъчи обхваща по-голяма площ при по-ниски енергии “, обясни Донато. "Също така ореолът на Джеминга е удължен отчасти поради движението на пулсар през пространството."
Екипът сравни данните на LAT с данните на HAWC и заключи, че наборите от данни съвпадат. Те откриха също, че светлата, близка Geminga може да бъде отговорна за 20% от високоенергийните позитрони, които експериментът AMS-02 наблюдава. Екстраполирайки от това всички кумулативни пулсарни емисии в Млечния път, екипът казва, че пулсарите остават най-доброто обяснение за първоначалната мистерия: източникът на всички онези позитрони в близост до Земята.
„Нашата работа демонстрира значението на изучаването на отделни източници, за да се предвиди как те допринасят за космическите лъчи“, казва Ди Мауро. „Това е един от аспектите на вълнуващото ново поле, наречено мултисандър астрономия, където ние изучаваме Вселената, използвайки множество сигнали, като космически лъчи, в допълнение към светлината.“
Повече ▼:
- Прессъобщение: Връзките на мисията на НАСА с Ферми в близост до Пулсаровия гама-лъч „Хало” към пъзела против антиматериите
- Документ за изследване: Откриване на ореол на A около Geminga с данните на Fermi-LAT и последиците за позитронния поток
- Уикипедия: Compton Scattering
