Космическите лъчи - частици, които са били ускорени близо до скоростта на светлината, изтичат от нашето Слънце през цялото време, въпреки че са положително мудни в сравнение с тези, които се наричат свръхвисоки енергийни космически лъчи (UHECR). Тези видове космически лъчи произхождат от източници извън Слънчевата система и са много по-енергични от тези от нашето Слънце, макар и също много по-редки. Сливането между бяло джудже и неутронна звезда или черна дупка може да бъде един източник на тези лъчи и такива сливания могат да се случват достатъчно често, за да бъдат най-значимият източник на тези енергийни частици.
Данните за радиална скорост на Sloan White dwArf Mining Survey (SWARMS) - която е част от Sloan Digital Sky Survey - наскоро разкриха двоична система от екзотични обекти, само на 50 парсекса от Слънчевата система. Тази система, наречена SDSS 1257 + 5428, се оказва бяла звезда-джудже, която обикаля около орбита на неутронна звезда или черна дупка с малка маса. Подробности за системата и първоначалното й откриване могат да бъдат намерени в документ на Carles Badenes, et al. тук.
Съавторът Тод Томпсън, асистент в катедрата по астрономия на държавния университет в Охайо, твърди в скорошно писмо до Астрофизичните списания че този тип система и последващото сливане на тези екзотични остатъци от звезди може да са нещо обичайно и могат да отчитат количеството UHECR, което се наблюдава в момента. Сливането между бяло джудже и неутронна звезда или черна дупка може също да създаде черна дупка с ниска маса, така наречената "бебешка" черна дупка.
Томпсън написа в интервю за имейл:
„Смята се, че бинарните бели джудже / неутронни звезди или черни дупки са доста редки, въпреки че в литературата има огромен диапазон на броя на галактиката, наподобяваща Млечния път. SWARMS беше първият, който засече такава система, използвайки техниката „радиална скорост“, и първият открива такъв обект толкова наблизо, само на 50 парсекса (около 170 светлинни години). Поради тази причина това беше много изненадващо и относителната му близост е това, което ни позволи да направим аргумента, че тези системи трябва да са доста често срещани в сравнение с повечето предишни очаквания. SWARMS би трябвало да има голям късмет, за да види нещо толкова рядко наблизо. "
Thompson, et al. твърдят, че този тип сливания може да е най-значимият източник на UHECR в галактиката Млечен път и че човек трябва да се слее в галактиката на всеки 2000 години. Тези видове сливания могат да бъдат малко по-рядко срещани от свръхновите тип Ia, които произхождат от двоични системи от бели джуджета.
Бяло джудже, което се слива с неутронна звезда, също би създало черна дупка с ниска маса, около 3 пъти по-голяма от масата на Слънцето. Томпсън каза: „Всъщност този сценарий е вероятен, тъй като смятаме, че неутронните звезди не могат да съществуват над 2-3 пъти по-големи от масата на Слънцето. Идеята е WD да се разруши и да се акредитира върху неутронната звезда и тогава неутронната звезда да се срине до черна дупка. В този случай може да видим сигнала за образуване на BH в гравитационните вълни. "
Гравитационните вълни, произведени при такова сливане, биха били над откриваемия диапазон от Лазерната интерферометрова гравитационно-вълнова обсерватория (LIGO), инструмент, който използва лазери за откриване на гравитационни вълни (от които все още не са открити ...), и дори вероятно раздалечена основна гравитационна вълнова обсерватория, космическа антена на НАСА за космическа антена, LISA
Общите космически лъчи, които идват от нашето Слънце, имат енергия в мащаба от 10 ^ 7 до 10 ^ 10 електрон-волта. Космическите лъчи с ултра-висока енергия са рядко явление, но те надвишават 10 ^ 20 електрон-волта. Как системи като SDSS 1257 + 5428 произвеждат космически лъчи с толкова висока енергия? Томпсън обясни, че има две еднакво увлекателни възможности.
Първо, образуването на черна дупка и последващия диск за екскреция от сливането ще генерира струя, подобна на тези, които се виждат в центъра на галактиките, знаковия знак на квазар. Въпреки че тези струи биха били много, много по-малки, ударните вълни в предната част на струята ще ускорят частиците до необходимите енергии за създаване на UHECR, каза Томпсън.
Във втория сценарий, неутронната звезда открадва материята от спътника на бялото джудже и това нарастване започва да се върти бързо. Магнитните напрежения, които се изграждат на повърхността на неутронната звезда, или „магнетаря“, биха могли да ускорят всякакви частици, които взаимодействат с интензивното магнитно поле до ултрависоки енергии.
Създаването на тези свръхвисоки енергийни космически лъчи от такива системи е силно теоретично и колко често те могат да бъдат в нашата галактика, е само оценка. Не е ясно толкова скоро след откриването на SDSS 1257 + 5428 дали придружителният обект на бялото джудже е черна дупка или неутронна звезда. Но фактът, че SWARMS направи такова откритие толкова рано в проучването, е обнадеждаващ за откриването на други екзотични двоични системи.
„Не е вероятно SWARMS да види 10 или 100 повече такива системи. Ако беше така, скоростта на такива сливания щеше да бъде много (невероятно) висока. Това каза, че сме били изненадвани много пъти преди. Въпреки това, като се има предвид общата площ на изследваното небе, ако нашата оценка на степента на такива сливания е правилна, SWARMS трябва да вижда само около още 1 такава система и те може да не виждат такава. Подобно проучване в южното небе (понастоящем няма нищо подобно на Sloan Digital Sky Survey, на което се базира SWARMS) трябва да се появи приблизително 1 такава система “, каза Томпсън.
Наблюденията на SDSS 1257 + 5428 вече са направени с помощта на рентгеновата обсерватория на Swift и някои измервания са направени в радиочестотния спектър. В местоположението на системата с помощта на телескопа Fermi не е бил открит източник на гама-лъчи.
Томпсън каза: „Вероятно най-важното предстоящо наблюдение на системата е да се постигне истинско разстояние чрез паралакс. В момента разстоянието се базира на свойствата на наблюдаваното бяло джудже. По принцип,
трябва да бъде сравнително лесно да гледате системата през следващата година и да получите разстояние от паралакс, което ще облекчи много от несигурностите около физическите свойства на бялото джудже. "
Източник: Arxiv, интервю по имейл с Тод Томпсън
