HESS изображение на двоична двойка PSR B-1259-63 / SS 2883. Кредит за изображение: HESS. Щракнете за уголемяване
Двоичната двойка PSR B-1259-63 / SS 2883 се намира на разстояние около 5000 светлинни години в общата посока на съзвездието Южно полукълбо Crux (Южния кръст). Дуетът се състои от пулсар (PSR B-1259) и масивен син гигант (SS 2883), заключен в широко замахващ се танц, който повтаря стъпки на всеки 3,4 години. Орбитата на пулсар на по-масивния първичен е толкова ексцентрична, че двойката преминава в рамките на 100 милиона километра при най-близкия подход и те се разделят приблизително десет пъти това разстояние в най-отдалечената си точка. По време на най-близкия подход сигналите от пулсара отпадат значително, тъй като е затъмнен от масивния син гигант.
Наблюдатели, използващи 12,5 метра висока енергийна стереоскопична система (HESS), записаха танца на двойката през безлунните нощи от февруари до април 2004 г. и ги определиха, когато пулсарът се приближи и отстъпи от най-близката точка на дуета. Астрономите установили, че радиовълните от пулсара съвпадат с ултрависока гама радиация, идваща от региона.
Според Феликс Ахаронян от Института Макс Планк за ядрена физика, Хайделберг Германия, тази бинарна система „позволява„ онлайн наблюдение “на изключително сложните MHD (магнитохидродинамични) процеси на създаване и прекратяване на ултрарелативистичния пулсарен вятър, както и на частици ускорение чрез релативистични ударни вълни, чрез изучаване на спектрални и времеви характеристики на високоенергийното гама-излъчване на системата. В тази връзка бинарната система PSR B1259-63 е уникална лаборатория за изследване на физиката на пулсарните ветрове. “
Пулсарът е открит за пръв път от екип астрономи през 1992 г. с помощта на радиотелескопа Parkes в Австралия. Магнетичната му струя се ориентира към Земята 20 пъти в секунда. Освен радио излъчване, пулсарът излъчва рентгенови лъчи - на различни енергийни нива - по цялата си орбита. Смята се, че тези рентгенови лъчи са резултат от радиация, която възниква, когато магнитното поле на пулсара взаимодейства с газове, отделяни от придружителния син гигант.
Синият гигант SS 2883 за първи път е открит като спътник с пулсара през 1992 г. Той е десет пъти по-голям от масата на Слънцето, но има високи температури и бързо изгарящ се термоядрен двигател. Той се върти много бързо и изхвърля материал от екватора си спорадично. Според статията „Откриване на Binary Pulsar PSR B-1259-63… с H.E.S.S.“, „Звездите са известни с това, че имат неизотропни звездни ветрове, образуващи екваториален диск с усилен масов отток“.
Документът продължава да казва, че „измерванията на времето показват, че дискът е наклонен по отношение на орбиталната равнина…“ такъв орбитален наклон кара „пулсарът да пресича диска два пъти близо до периастрона“. И точно на тези пресичания нещата наистина се усъвършенстват, когато магнитното поле на пулсар започва да взаимодейства със заредени частици в зоната на обратния удар на звездната изхвърляне.
В резултат на това се казва, че тази система е „двоичен плерион“, където „интензивното фотонно поле, осигурено от придружителната звезда, не само играе важна роля за охлаждането на релативистичните електрони, но и служи като перфектната цел за производството на високо - енергийни гама лъчи чрез разсейване на обратното Compton (IC). " Феликс разширява това понятие, като казва, че „пулсарът не е изолиран, а се намира в двоична система, близка до мощна оптична звезда. В този случай, поради взаимодействие със звездния вятър под високо налягане на газ, пулсарният вятър прекратява в рамките на бинарната система, където магнитното поле е доста високо (приблизително 1 G, т.е. 10 000 до 100 000 пъти по-голямо, отколкото в стандартните plerions). Освен това, поради присъствието на оптичната звезда, електроните търпят сериозни загуби по време на взаимодействия (разсейване на Комптон) със звездна светлина. Това прави живота на електроните много кратък, 1 час или по-малко. Високо енергийните гама-лъчи могат да се произвеждат и чрез взаимодействие на електрони (а може би и на протони) с плътния газ на звездния диск (също в доста кратки времеви интервали!). “
Като двоичен plerion, звездната система показва широкообхватен енергиен подпис, базиран на ексцентричната орбита на пулсара и широки вариации в плътността на заобикалящата материя около SS 2883, с която взаимодейства. В близост до периастрона „студеният“ пулсар, вятър, взаимодействащ с околната плазма, завършва със създаването на релативистка ударна вълна, която от своя страна ускорява частиците до изключително високи енергии, 1 TeV или повече. Топлината в тези частици след това се "охлажда", тъй като фотоните удрят бързо движещи се електрони и позитрони. Този обратен разсейващ ефект на Комптон отнема енергия, като усилва честотите на фотоните. Казано по-просто, фотоните с ниско енергийна „видима светлина“ се усилват до много по-високи енергийни нива - някои от тях постигат областта на тера-електронния волт в горния гама-лъч / долен космически лъч.
Междувременно, докато пулсарът се отдалечава от звездния първичен, той среща по-малко и по-малко заредени частици, междувременно плътността на фотоните на видимата светлина от централната звезда също пада. Докато това се случи, разсейването на фотоните се намалява и синхротронното излъчване започва да доминира. Поради това рентгените на по-ниско ниво на мощност започват да доминират в енергийния знак на системата, когато пулсарът се забавя и се отдалечава от звездата.
И накрая, има два периода в орбитата на пулсарите, когато той пресича екваториалната равнина на циркулярния диск на синия гигант. Тези преходни точки могат да доведат до създаването на многобройни супер-енергизирани фотони, електрони, позитрони и дори някои протони. Тъй като се създават релативистично ускорени частици, те от своя страна взаимодействат с област, способна да породи множество други частици, способни да се разпаднат във високоенергийни фотони и други частици.
От документа, публикуван на 13 юни 2005 г., „Досега теоретичното разбиране на тази сложна система, включваща пулсарни и звездни ветрове, взаимодействащи помежду си е доста ограничено поради липсата на ограничаващи наблюдения.“ Но сега поради IACTS (Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes) като H.E.S.S., астрономите вече са в състояние да разрешат много нови близки до точката източници на високоенергийни гама-лъчи от други системи като PSR B-1259-63 / SS 2883.
В системата PSR B-1259-63 / SS 2883, изглежда, природата е предоставила на астрономите - и физиците - нейната собствена версия на свръхвисочен енергиен ускорител на частици - такава, която е с благодарност добре съдържаща се и безопасно разстояние от Земята.
Написано от Джеф Барбър
