Astronomi ir vērojuši netālu esošo pulsaru ar dīvainu halo ap to. Šis pulsars varētu atbildēt uz jautājumu, kas kādu laiku satrauc astronomus. Pulsārs tiek nosaukts par Geminga, un tas ir viens no tuvākajiem Zemei, kas atrodas aptuveni 800 gaismas gadu attālumā Dvīņu zvaigznājā. Tas ir ne tikai tuvu Zemei, bet arī Geminga ir ļoti spilgts gamma staros.
Pats halo ir acīm acīmredzams, ka tas ir neredzams, jo tas atrodas gamma viļņu garumā. (NASA Fermi gamma staru kosmosa teleskops to atklāja.) Bet tas ir liels, aptverot tikpat daudz debesu kā 40 pilnus mēnešus.
Halo varētu būt atbildīgs par dažu turpmāko darbību mūsu pašu apkārtnē: netālu no Zemes ir daudz anti-matēriju, un tās klātbūtne desmit gadus satrauc zinātniekus.
"Mūsu analīze liek domāt, ka tas pats pulsars varētu būt atbildīgs par gadu desmitiem ilgo mīklu par to, kāpēc viena veida kosmiskās daļiņas ir neparasti bagātīgas netālu no Zemes," sacīja Metjū Di Mauro, astrofiziķis no Amerikas katoļu universitātes Vašingtonā un NASA Goddard kosmosa. Lidojuma centrs Grīnbeltā, Mērilendā. "Tie ir pozitroni, elektronu antimērijas versija, kas nāk no kaut kurienes ārpus Saules sistēmas."
Pulsārs ir masīvas zvaigznes, kas izzudusi no supernovas, paliekas. Geminga ir supernovas sprādziena rezultāts pirms apmēram 300 000 gadiem Dvīņu zvaigznājā. Tā ir rotējoša neitronu zvaigzne, kas noteiktā veidā ir orientēta uz Zemi, lai tās enerģija būtu vērsta uz mums kā slaucoša bāka.
Pulsāru dabiski ieskauj gan elektronu, gan pozitronu mākonis. Tas ir tāpēc, ka neitronu zvaigznei ir intensīvs elektromagnētiskais lauks, spēcīgākais no visiem zināmajiem objektiem. Īpaši spēcīgais lauks izvelk daļiņas no pulsara virsmas un paātrina tās līdz gandrīz gaismas ātrumam.
Šīs ātri kustīgās daļiņas, ieskaitot elektronus un to pretjautājumus, pozitronus, ir kosmiski stari. Tā kā kosmiskie stari nes elektrisko lādiņu, tie ir pakļauti magnētisko lauku iedarbībai. Tātad, līdz kosmiskie stari sasniedz Zemi, astronomi nevar precīzi noteikt savu avotu.
Apmēram pēdējās desmit gadu laikā dažādi novērošanas centri un eksperimenti mūsu apkārtnē ir atklājuši vairāk augstas enerģijas pozitronu, nekā gaidīts. NASA Fermi Gamma-ray kosmiskais teleskops, NASA Alpha magnētiskais spektrometrs un citi eksperimenti ir tos atklājuši. Zinātnieki sagaidīja, ka avots bija tuvumā esošie pulsāri, ieskaitot Geminga. Bet tāpēc, ka šos pozitronus ietekmē magnētiskie lauki, to nevarēja pierādīt.
Līdz 2017. gadam.
Tajā gadā Čerenkova Gamma-ray observatorija (HAWC) apstiprināja to, ko atrada daži uz zemes bāzēti atklājumi: nelielu, bet intensīvu gamma staru halu ap Geminga. HAWC konstatēja enerģiju halogēna struktūrā no 5 līdz 40 TeV jeb Teraelektronu voltiem. Tas ir gaisma ar triljoniem reižu vairāk enerģijas, nekā mūsu acis var redzēt.
Sākotnēji zinātnieki domāja, ka augstas enerģijas halogēnu izraisa paātrināti elektroni un pozitroni, kas saduras ar zvaigžņu gaismu, kas palielinātu viņu enerģiju un padarītu tos supergaišus. Kad uzlādēta daļiņa daļu savas enerģijas nodod fotonam, to sauc par apgriezto-komptona izkliedi.
Bet komanda, kas izmanto HAWC, lai novērotu Geminga un tās halu, nonāca pie secinājuma: šie augstas enerģijas pozitroni tikai reti sasniegs Zemi, pamatojoties uz halora lielumu. Tātad bija jābūt vēl vienam izskaidrojumam pozitronu pārpilnībai Zemes tuvumā.
Zinātnieki, kuri pētīja pozitronu klātbūtni Zemes tuvumā, pulsārus vēl neizcēla no sava saraksta. Un kā tuvs un spilgts pulsars Geminga joprojām piesaistīja viņu interesi.
Metjū Di Mauro vadīja nelielu zinātnieku komandu, kas pētīja Geminga datus, kas iegūti desmit gadu laikā no Fermi lielā apgabala teleskopa (LAT.) LAT novēro zemākas enerģijas gaismas, nekā to dara HAWC. Di Mauro ir galvenā jaunā pētījuma autore, iepazīstinot ar šiem atklājumiem. Pētījuma nosaukums ir “a-veida hala noteikšana ap Geminga ar Fermi-LAT datiem un to ietekme uz pozitronu plūsmu”. Raksts ir publicēts žurnālā Physics Review.
Viena no grāmatas līdzautorēm ir Silvija Mankoni, pēcdoktorantūras pētniece Rhenas Āhenes universitātē Vācijā. Preses paziņojumā Mankoni sacīja: “Lai izpētītu halo, mums bija jāatskaita visi citi gamma staru avoti, ieskaitot izkliedēto gaismu, ko rada kosmisko staru sadursmes ar starpzvaigžņu gāzes mākoņiem. Mēs izpētījām datus, izmantojot 10 dažādus starpzvaigžņu emisijas modeļus. ”
Kad komanda bija atņēmusi visus citus gamma staru avotus debesīs, dati atklāja plašu iegarenu struktūru; a halo ap Geminga. Augstas enerģijas struktūra pārklāja debesīs 20 grādus ar 20 miljardu elektronu voltu un vēl lielāku laukumu pie zemākām enerģijām.
Pētījuma līdzautore Fiorenza Donato ir no Itālijas Nacionālā kodolfizikas institūta un Turīnas universitātes. Preses paziņojumā Donato sacīja: “Zemākas enerģijas daļiņas pārvietojas daudz tālāk no pulsara, pirms tās nonāk zvaigžņu gaismā, nodod tajā daļu savas enerģijas un palielina gaismu gamma stariem. Tāpēc gamma starojuma emisija aptver lielāku laukumu ar zemākām enerģijām, ”skaidroja Donato. "Arī Geminga halogs ir pagarināts daļēji tāpēc, ka pulsars pārvietojas caur kosmosu."
Komanda salīdzināja LAT datus ar HAWC datiem un secināja, ka datu kopas sakrīt. Viņi arī atklāja, ka gaišā, netālu esošā Geminga varētu būt atbildīga par pat 20% no augstas enerģijas pozitroniem, ko novēroja AMS-02 eksperiments. Ekstrapolējot no tā visas kumulatīvās pulsara emisijas Piena ceļā, komanda saka, ka pulsari joprojām ir labākais sākotnējā noslēpuma skaidrojums: visu šo Zemes tuvumā esošo pozitronu avots.
"Mūsu darbs parāda, cik svarīgi ir pētīt atsevišķus avotus, lai noteiktu, kā tie veicina kosmisko staru iedarbību," sacīja Di Mauro. "Šis ir viens no aizraujošā jaunā aspekta, ko sauc par multimessenger astronomiju, aspektā, kurā mēs pētam Visumu, izmantojot gaismu, izmantojot dažādus signālus, piemēram, kosmiskos starus."
Vairāk:
- Paziņojums presei: NASA Fermi misijas saites atrodas netālu no Psarsara gamma staru “Halo” uz Antimatter Puzzle
- Pētniecības raksts: ray-krāsas halogēna noteikšana ap Geminga ar Fermi-LAT datiem un ietekme uz pozitronu plūsmu
- Wikipedia: Compton izkliede
