Astronómovia sledovali blízky pulzár s podivnou halou okolo neho. Ten pulzár môže nejakú dobu zodpovedať na otázku, ktorá je zmätená astronómom. Pulzár sa volá Geminga a je to jeden z najbližších pulzarov na Zemi vzdialených asi 800 svetelných rokov v súhvezdí Blíženci. Nielen, že je blízko k Zemi, ale Geminga je tiež veľmi žiarivý v gama lúčoch.
Samotný halo je očividne neviditeľné pre naše oči, pretože je vo vlnových dĺžkach gama. (Vesmírny ďalekohľad Fermi gama NASA to objavil.) Je však veľký a pokrýva toľko oblohy, ako 40 plných mesiacov.
Svätostánok môže byť zodpovedný za niektoré dianie v našom susedstve: v okolí Zeme je množstvo antihmoty a jeho prítomnosť vedcov zmätená už desať rokov.
"Naša analýza naznačuje, že ten istý pulzár by mohol byť zodpovedný za desaťročnú hádanku o tom, prečo je jeden typ kozmickej častice nezvyčajne hojný v blízkosti Zeme," uviedla Mattia Di Mauro, astrofyzikka na Katolíckej univerzite vo Washingtone a Goddard Space NASA. Letové centrum v Greenbelt, Maryland. "Sú to pozitróny, antihmotová verzia elektrónov, ktorá pochádza z miesta mimo slnečnej sústavy."
Pulzár je pozostatok obrovskej hviezdy, ktorá je preč supernova. Geminga je výsledkom výbuchu supernovy asi pred 300 000 rokmi v súhvezdí Blíženci. Je to rotujúca neutrónová hviezda, ktorá je určitým spôsobom orientovaná na Zem, takže jej energia je namierená ako zametací maják.
Pulzár je prirodzene obklopený oblakom elektrónov a pozitrónov. Je to preto, že neutrónová hviezda má intenzívne elektromagnetické pole, najsilnejšie zo všetkých známych objektov. Super silné pole vytiahne častice z povrchu pulzaru a urýchli ich takmer rýchlosťou svetla.
Tieto rýchlo sa pohybujúce častice, vrátane elektrónov a ich protistranových látok, pozitrónov, sú kozmickými lúčmi. Keďže kozmické lúče nesú elektrický náboj, sú vystavené účinkom magnetických polí. Akonáhle sa kozmické lúče dostanú na Zem, nemôžu astronómovia určiť svoj zdroj.
Približne za posledných desať rokov rôzne observatóriá a experimenty odhalili v našej blízkosti viac pozitívnych energií s vysokou energiou, ako sa očakávalo. Detekovali ich Fermi gamma-ray vesmírny teleskop agentúry NASA, Alpha Magnetic Spectrometer a ďalšie experimenty. Vedci očakávali, že zdrojom sú blízke pulzary, vrátane Gemingy. Ale kvôli tomu, ako sú tieto pozitróny ovplyvnené magnetickými poľami, nebolo to dokázané.
Do roku 2017.
V tom roku vysokohorské observatórium gama žiarenia Cherenkov (HAWC) potvrdilo, čo našli niektoré pozemné detekcie: malý, ale intenzívny halo gama žiarenia okolo Gemingy. HAWC detegoval energie v halo štruktúre 5 - 40 TeV alebo tera-elektrónový volt. To je svetlo s triliónmi krát viac energie, ako môžu vidieť naše oči.
Vedci si spočiatku mysleli, že halogén s vysokou energiou je spôsobený zrýchlenými elektrónmi a pozitrónmi, ktoré sa zrážajú s hviezdnym svetlom, čo by zvýšilo ich energiu a urobilo z nich žiarivosť. Keď nabitá častica prenesie časť svojej energie na fotón, nazýva sa to inverzný-Comptonov rozptyl.
Tím, ktorý pomocou HAWC pozoroval Gemingu a jej halo, dospel k záveru: tieto vysokoenergetické pozitróny sa na Zem dostanú iba zriedka, a to na základe veľkosti halosu. Bolo teda potrebné ďalšie vysvetlenie pre množstvo pozitrónov v blízkosti Zeme.
Vedci, ktorí študovali prítomnosť pozitrónov v blízkosti Zeme, pulzary zo svojho zoznamu zatiaľ nepreškrtli. A ako blízky a jasný pulzár Geminga stále zaujal ich záujem.
Mattia Di Mauro viedla malý tím vedcov, ktorí študovali údaje Geminga za desaťročie z Fermiho veľkoplošného ďalekohľadu (LAT.). LAT pozoruje svetlo s nižšou energiou ako HAWC. Di Mauro je hlavným autorom novej štúdie predstavujúcej tieto zistenia. Štúdia je nazvaná „Detekcia a-rozptylu halo okolo Geminga s údajmi Fermi-LAT a implikácie pre tok pozitrónu.“ Príspevok je publikovaný v Physics Review.
Jedným zo spoluautorov príspevku je Silvia Manconi, postdoktorandka na RWTH Aachen University v Nemecku. V tlačovej správe Manconi povedal: „Na štúdium halo sme museli odpočítať všetky ostatné zdroje gama lúčov, vrátane difúzneho svetla produkovaného zrážkami kozmického žiarenia s medzihviezdnymi plynovými mrakmi. Údaje sme preskúmali pomocou 10 rôznych modelov medzihviezdnych emisií. “
Keď tím odčítal všetky ostatné zdroje gama lúčov na oblohe, údaje odhalili obrovskú podlhovastú štruktúru; halo okolo Geminga. Vysokoenergetická štruktúra pokrývala na oblohe 20 stupňov pri 20 miliárd elektrónových voltov a ešte väčšiu plochu pri nižších energiách.
Spoluautor štúdie Fiorenza Donato je z Talianskeho národného ústavu jadrovej fyziky a univerzity v Turíne. Donato v tlačovej správe povedal: „Častice s nižšou energiou cestujú oveľa ďalej od pulzaru predtým, ako narazia na hviezdne svetlo, prenesú naň časť svojej energie a zosilnia svetlo gama lúčmi. Preto emisie gama žiarenia pokrývajú väčšiu oblasť pri nižších energiách, “vysvetlil Donato. "Gemingova halo je tiež predĺžená čiastočne kvôli pohybu pulzaru vesmírom."
Tím porovnal údaje LAT s údajmi HAWC a dospel k záveru, že súbory údajov sa zhodujú. Zistili tiež, že jasný, blízky Geminga by mohol byť zodpovedný za až 20% vysokoenergetických pozitrónov, ktoré pozoroval experiment AMS-02. Tím extrapoluje na všetky kumulatívne emisie pulzaru v Mliečnej dráhe. Tím hovorí, že pulzary zostávajú najlepším vysvetlením pôvodného tajomstva: zdrojom všetkých pozitrónov v blízkosti Zeme.
"Naša práca ukazuje, že je dôležité študovať jednotlivé zdroje, aby sme predpovedali, ako prispievajú k kozmickým lúčom," uviedol Di Mauro. "Toto je jeden aspekt vzrušujúceho nového poľa nazývaného multimessenger astronómia, kde študujeme vesmír pomocou viacerých signálov, ako sú kozmické lúče, okrem svetla."
Viac:
- Tlačová správa: Odkazy Fermi na misii NASA v okolí Pulsarov gama žiarenie „Halo“ na hádanku antihmoty
- Výskumná práca: Detekcia a-lúča halo okolo Geminga s údajmi Fermi-LAT a implikácie pre tok pozitrónu
- Wikipedia: Compton Scattering
