Зображення HESS бінарної пари PSR B-1259-63 / SS 2883. Кредит зображення: HESS. Натисніть, щоб збільшити
Двійкова пара PSR B-1259-63 / SS 2883 розташована приблизно за 5000 світлових років у загальному напрямку сузір'я Південного півкулі Crux (Південний Хрест). Дует складається з пульсару (PSR B-1259) та масивного синього гіганта (SS 2883), замикаючись у широко розмахуючий танець, який повторює кроки кожні 3,4 роки. Орбіта пульсара більш масивної первинки настільки ексцентрична, що пара проходить в межах найближчого наближення до 100 мільйонів кілометрів, і вони розмежовуються приблизно в десять разів на цю відстань у їхній найбільшій точці. Під час найближчого наближення сигнали пульсара значно падають, оскільки він затьмарений масивним синім гігантом.
Спостерігачі, що використовують стереоскопічну систему високої енергії 12,5 метрів (HESS), записали танець пари під час безмісячних ночей з лютого по квітень 2004 року і приурочили їх до того, як пульсар наблизився і відступив від найближчої точки дуету. Астрономи виявили, що радіохвилі від пульсару збігаються з надвисоким гамма-випромінюванням, що надходить з регіону.
За словами Фелікса Ахароняна з Інституту ядерної фізики Макса Планка, Гейдельберг, Німеччина, ця бінарна система "дозволяє" дивитися в режимі он-лайн "надзвичайно складних MHD (магнітогідродинамічних) процесів створення та припинення ультрарелятивістського пульсарного вітру, а також частинок прискорення релятивістськими ударними хвилями, шляхом вивчення спектральних та часових характеристик високоенергетичного гамма-випромінювання системи. У зв'язку з цим двійкова система PSR B1259-63 є унікальною лабораторією для вивчення фізики пульсарних вітрів. "
Пульсар вперше був виявлений командою астрономів у 1992 році за допомогою радіотелескопа Parkes в Австралії. Його магнітний струмінь орієнтується на Землю 20 разів на секунду. Окрім радіовипромінювання, пульсар транслює рентгенівські промені - на різних рівнях енергії - по всій орбіті. Вважається, що ці рентгенівські випромінювання є результатом випромінювання, яке виникає під час взаємодії магнітного поля пульсара з газами, що виділяються супутником синього гіганта.
Синій гігант SS 2883 був вперше виявлений компаньйоном з пульсаром у 1992 році. Він удесятеро перевищує масу Сонця, але має високі температури та швидкозгораючий двигун плавлення. Він обертається дуже швидко і спорадично викидає матеріал зі свого екватора. Згідно з роботою "Відкриття бінарного пульсара PSR B-1259-63 ... з H.E.S.S.", "Зірки, як відомо, мають неізотропні зоряні вітри, що утворюють екваторіальний диск із посиленим масовим відтоком".
У статті йдеться про те, що "вимірювання хронометражу дозволяють припустити, що диск нахилений відносно орбітальної площини ..." такий нахил орбіти змушує "пульсар перетинати диск в два рази поблизу периастрона". І саме на цих перетинах речі дійсно вимальовуються, коли магнітне поле пульсара починає взаємодіяти із зарядженими частинками в області зворотного удару зоряної викиду.
Як результат, ця система, як кажуть, є «бінарним плеріоном», де «Інтенсивне фотонне поле, надане супутниковою зіркою, не тільки відіграє важливу роль у охолодженні релятивістських електронів, але й служить ідеальною мішенню для отримання високих -енергетичні гамма-промені за допомогою зворотного розсіювання Комптона (ІК). " Фелікс розширює це поняття, кажучи, що «пульсар не ізольований, а розташований у бінарній системі, близькій до потужної оптичної зірки. У цьому випадку через взаємодію зіркового вітру під високим тиском газу пульсарний вітер припиняється всередині бінарної системи, де магнітне поле є досить високим (приблизно 1 Г, тобто в 10 000 до 100 000 разів більше, ніж у стандартних примх). Крім того, через присутність оптичної зірки електрони зазнають серйозних втрат під час взаємодії (розсіювання Комптона) зі зоряним світлом. Це робить життя електронів дуже коротким, 1 годину або менше. Високоенергетичні гамма-випромінювання можуть вироблятися також взаємодією електронів (а може бути і протонів) з щільним газом зоряного диска (також у досить короткі часові шкали!).
Як двійковий примірник, зіркова система відображає широкий енергетичний підпис на основі ексцентричної орбіти пульсара та широкі зміни щільності навколозоряної речовини навколо СС 2883, з якою вона взаємодіє. Поблизу периастрону «холодний» пульсарний вітер, що взаємодіє з навколишньою плазмою, закінчується створенням релятивістської ударної хвилі, яка, у свою чергу, прискорює частинки до надзвичайно високих енергій, 1 ТеВ або більше. Нагрівання в цих частинках потім «охолоджується», коли фотони вражають швидкодіючі електрони та позитрони. Цей зворотний ефект розсіювання комптона компенсує енергію, дико посилюючи частоти фотонів. Простіше кажучи, фотони низького енергії «видимого світла» підсилюються до набагато вищого рівня енергії - деякі досягають терато-вольтної області верхнього дому гамма-променів / нижнього космічного променя.
Тим часом, коли пульсар віддаляється від зоряного первинного, він стикається з меншою і меншою кількістю заряджених частинок, тим часом щільність фотонів видимого світла від центральної зірки також падає. У цьому випадку розсіювання фотонів зменшується і синхротронне випромінювання починає переважати. Через це рентгенівські випромінювання нижчого рівня енергії починають домінувати в енергетичному знаку системи, коли пульсар сповільнюється і віддаляється від зірки.
Нарешті, на орбіті пульсарів є два періоди, коли він перетинає екваторіальну площину кругового диска синього гіганта. Ці точки переходу можуть призвести до створення численних суперенергетичних фотонів, електронів, позитронів і навіть деяких протонів. По мірі створення релятивістично прискорених частинок вони, в свою чергу, взаємодіють з областю, здатною породити безліч інших частинок, здатних розпадатися на фотони високої енергії та інші частинки.
З статті, опублікованої 13 червня 2005 р., "Дотепер теоретичне розуміння цієї складної системи, що передбачає взаємодію між собою пульсарних і зоряних вітрів, є досить обмеженою через відсутність обмежуючих спостережень". Але тепер через IACTS (візуальні атмосферні Черенковські телескопи), такі як H.E.S.S., астрономи тепер в змозі вирішити багато нових ближчих джерел гамма-променів високої енергії з інших систем, таких як PSR B-1259-63 / SS 2883.
У системі PSR B-1259-63 / SS 2883, схоже, природа забезпечила астрономів - і фізиків - її власною версією надвисокого енергетичного прискорювача частинок - той, який, на щастя, добре міститься і на безпечній відстані від Землі.
Автор Джефф Барбур
