HESS obraz binárneho páru PSR B-1259-63 / SS 2883. Kredit za obrázok: HESS. Klikni na zväčšenie.
Binárny pár PSR B-1259-63 / SS 2883 sa nachádza asi 5 000 svetelných rokov vzdialených od všeobecného smeru konštelácie Crux (južný kríž) južnej pologule. Duo sa skladá z pulzaru (PSR B-1259) a masívneho modrého gigantu (SS 2883) zamknutého v tanci, ktorý sa opakuje každých 3,4 rokov. Pulsarova obežná dráha masívnejšej primárnej dráhy je taká výstredná, že dvojica prechádza v rámci 100 miliónov kilometrov pri najbližšom priblížení a zhruba desaťkrát sa oddeľuje od svojej najvzdialenejšej polohy. Pri najbližšom priblížení signál z pulzaru významne klesá, pretože je zatienený masívnym modrým oborom.
Pozorovatelia používajúci vysokoenergetický stereoskopický systém s hmotnosťou 12,5 metra (HESS) zaznamenali tanec páru počas nočných mesiacov od februára do apríla 2004 a načasovali ich, keď sa pulsar priblížil a ustúpil z najbližšieho bodu dua. Astronómovia zistili, že rádiové vlny z pulzaru sa spájajú s ultra vysokým gama žiarením prichádzajúcim z oblasti.
Podľa Felix Aharonian z Inštitútu Maxa Planka pre jadrovú fyziku v Heidelbergu v Nemecku tento binárny systém „umožňuje„ on-line sledovanie “extrémne komplexných procesov MHD (magnetohydrodynamické) tvorby a ukončenia ultrafialového svetla pulzaru, ako aj častíc. zrýchlenie relativistickými rázovými vlnami prostredníctvom štúdia spektrálnych a časových charakteristík vysokoenergetického gama žiarenia systému. V tomto ohľade je binárny systém PSR B1259-63 jedinečným laboratóriom na skúmanie fyziky vetrov pulzaru. “
Pulzár bol prvýkrát odhalený tímom astronómov v roku 1992 pomocou austrálskeho ďalekohľadu Parkes v Austrálii. Jeho magnetický prúd smeruje k Zemi 20-krát za sekundu. Pulzar vysiela okrem rádiovej emisie aj röntgenové lúče - pri rôznych úrovniach energie - na svojej obežnej dráhe. Tieto röntgenové lúče sú považované za výsledok žiarenia, ku ktorému dochádza, keď magnetické pole pulzaru interaguje s plynmi uvoľňovanými sprievodným modrým oborom.
Modrý gigant SS 2883 bol prvýkrát objavený ako spoločník s pulzánom v roku 1992. Je to desaťnásobok hmotnosti Slnka, ale má vysoké teploty a rýchlo horiaci fúzny motor. Veľmi rýchlo rotuje a sporadicky vypudzuje materiál z rovníka. Podľa článku „Objav binárneho Pulsaru PSR B-1259-63… s H. E. S. S.“ „O hviezdach Be je známe, že majú neizotropné hviezdne vetry, ktoré tvoria rovníkový disk so zvýšeným prietokom hmoty.“
V článku sa ďalej hovorí, že „merania časovania naznačujú, že disk je naklonený vzhľadom na obežnú rovinu ...“ taký sklon okružnej dráhy spôsobí, že „pulzár prechádza cez disk dvakrát blízko periastrónu“. A práve na týchto križovatkách sa veci skutočne upchávajú, keď magnetické pole pulzaru začína interagovať s nabitými časticami v oblasti reverzného šoku hviezdnej ejekcie.
Výsledkom je, že tento systém je „binárnym plementom“, v ktorom „Intenzívne fotónové pole poskytované sprievodnou hviezdou nielen hrá dôležitú úlohu pri chladení relativistických elektrónov, ale slúži aj ako perfektný cieľ na výrobu vysokých - energetické lúče gama prostredníctvom inverzného Comptonovho (IC) rozptylu. “ Felix rozširuje túto myšlienku tým, že hovorí, že „pulzár nie je izolovaný, ale nachádza sa v binárnom systéme blízko výkonnej optickej hviezdy. V tomto prípade z dôvodu interakcie s hviezdnym vetrom pri vysokom tlaku plynu končí pulzárny vietor vo vnútri binárneho systému, kde je magnetické pole dosť vysoké (približne 1 G, t. J. 10 000 až 100 000-krát väčšie ako v štandardných množinách). Ďalej, v dôsledku prítomnosti optickej hviezdy elektróny utrpia vážne straty počas interakcií (Comptonov rozptyl) so hviezdnym svetlom. Vďaka tomu je životnosť elektrónov veľmi krátka, 1 hodina alebo menej. Vysokoenergetické gama lúče sa môžu vyrábať aj interakciou elektrónov (a možno aj protónov) s hustým plynom hviezdneho disku (aj v pomerne krátkom časovom období!). ““
Hviezdny systém ako binárny plerion vykazuje rozsiahly energetický podpis založený na excentrickej obežnej dráhe pulzaru a veľké rozdiely v hustote obehovej hmoty okolo SS 2883, s ktorou interaguje. Blízko periastrónu „studený“ pulzárny vietor interagujúci s okolitou plazmou sa končí vytvorením relativistickej rázovej vlny, ktorá zase urýchľuje častice na extrémne vysoké energie, 1 TeV alebo viac. Teplo v týchto časticiach sa potom „ochladí“, keď fotóny zasiahnu rýchlo sa pohybujúce elektróny a pozitróny. Tento inverzný efekt Comptonovho rozptylu prenáša energiu divokým zosilňovaním fotónových frekvencií. Zjednodušene povedané, fotóny nízkoenergetického „viditeľného svetla“ sú zosilnené na oveľa vyššie energetické úrovne - niektoré dosahujú oblasť terra-elektrónových voltov v hornej doméne gama žiarenia / dolného kozmického žiarenia.
Medzitým, keď sa pulzar vzdiali od hviezdneho primárneho zdroja, narazí na menej a menej nabitých častíc, zatiaľ čo hustota fotónov viditeľného svetla z centrálnej hviezdy tiež klesá. Keď k tomu dôjde, zníži sa rozptyl fotónov a začne dominovať synchrotrónové žiarenie. Z tohto dôvodu začínajú röntgenové lúče s nižšou úrovňou výkonu dominovať energetickému podpisu systému, keď sa pulzar spomaľuje a pohybuje sa od hviezdy.
Nakoniec na obežnej dráhe pulzaru sú dve periódy, kde prechádza rovníkovou rovinou obehového disku modrého obra. Tieto prechodové body môžu viesť k vytvoreniu mnohých super-energizovaných fotónov, elektrónov, pozitrónov a dokonca aj niektorých protónov. Keď sa vytvárajú relativisticky zrýchlené častice, zasa interagujú s oblasťou schopnou splodiť množstvo ďalších častíc schopných rozpadnúť sa na vysokoenergetické fotóny a ďalšie častice.
Z dokumentu uverejneného 13. júna 2005 „Dosiaľ teoretické porozumenie tohto komplexného systému, ktorý sa týka vzájomného pôsobenia pulzárnych a hviezdnych vetrov, je dosť obmedzené z dôvodu nedostatku obmedzujúcich pozorovaní.“ Teraz však astronómovia vďaka IACTS (Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes), ako napríklad H. E. S. S., dokážu vyriešiť mnoho nových blízkych zdrojov vysokoúčinných gama lúčov z iných systémov, ako napríklad PSR B-1259-63 / SS 2883.
V systéme PSR B-1259-63 / SS 2883 sa zdá, že príroda poskytla astronómom - a fyzikom - svoju vlastnú verziu urýchľovača častíc s veľmi vysokou energiou - takú, ktorá je našťastie dobre uzavretá a bezpečná vzdialenosť od Zeme.
Napísal Jeff Barbour
