Kosmiskie stari - daļiņas, kurām ir paātrināts gandrīz gaismas ātrums - visu laiku izplūst no mūsu Saules, kaut arī tās ir pozitīvi lēnas, salīdzinot ar tā sauktajiem īpaši augstas enerģijas kosmiskajiem stariem (UHECR). Šāda veida kosmiskie stari nāk no avotiem, kas atrodas ārpus Saules sistēmas, un ir daudz enerģiskāki nekā mūsu Saules starojumi, lai arī ir arī daudz retāki. Apvienošanās starp balto punduri un neitronu zvaigzni vai melno caurumu var būt viens no šiem stariem, un šāda apvienošanās var notikt pietiekami bieži, lai tā būtu nozīmīgākais šo enerģētisko daļiņu avots.
Sloan White dwArf radiālā ātruma datu ieguves apsekojums (SWARMS) - kas ir daļa no Sloan Digital Sky Survey - nesen atklāja eksotisku priekšmetu bināro sistēmu, kas atrodas tikai 50 parsešu attālumā no Saules sistēmas. Šī sistēma ar nosaukumu SDSS 1257 + 5428, šķiet, ir balta pundurzvaigzne, kas riņķo ap neitronu zvaigzni vai mazas masas melno caurumu. Sīkāka informācija par sistēmu un tās sākotnējiem atklājumiem atrodama Carles Badenes, et al. šeit.
Līdzautors Tods Tompsons, Ohaio štata universitātes Astronomijas katedras docents, apgalvo nesenajā vēstulē Astrofizisko žurnālu vēstules ka šāda veida sistēma un sekojoša šo eksotisko zvaigžņu palieku apvienošana var būt ierasta parādība, un tā varētu būt par pašreiz novēroto UHECR daudzumu. Apvienojoties baltajam pundurim un neitronu zvaigznei vai melnajam caurumam, var izveidoties arī mazs masas melnais caurums, tā sauktais “mazuļa” melnais caurums.
Tompsons intervijā pa e-pastu rakstīja:
“Tiek uzskatīts, ka balto punduru / neitronu zvaigznīšu vai melnā cauruma binārie attēli ir diezgan reti sastopami, kaut arī literatūrā ir milzīgs skaita diapazons uz Piena ceļam līdzīgām galaktikām. SWARMS bija pirmais, kurš atklāja šādu sistēmu, izmantojot “radiālā ātruma” paņēmienu, un pirmais, kurš atrada šādu objektu tik tuvu, tikai 50 parselu attālumā (apmēram 170 gaismas gadi). Šī iemesla dēļ tas bija ļoti pārsteidzoši, un tā relatīvais tuvums ļāva mums izteikt argumentu, ka šīm sistēmām jābūt diezgan izplatītām salīdzinājumā ar lielāko daļu iepriekšējo cerību. SWARMS vajadzēja būt ļoti laimīgam redzēt kaut ko tik retu tik tuvu. ”
Thompson, et al. apgalvo, ka šāda veida apvienošanās var būt visnozīmīgākais UHECR avots Piena Ceļa galaktikā un ka vajadzētu apvienoties galaktikā apmēram ik pēc 2000 gadiem. Šāda veida apvienošanās var būt nedaudz retāk sastopama nekā Ia tipa supernovas, kuru izcelsme ir balto punduru binārajās sistēmās.
Baltais punduris, kas saplūst ar neitronu zvaigzni, radītu arī mazu masu melno caurumu, kas aptuveni 3 reizes pārsniedz Saules masu. Tompsons sacīja: “Patiesībā šis scenārijs ir ticams, jo mēs domājam, ka neitronu zvaigznes nevar pastāvēt virs Saules masas 2-3 reizes. Ideja ir tāda, ka WD tiks izjaukts un uzkrīt uz neitronu zvaigznes, un tad neitronu zvaigzne sabruks līdz melnajam caurumam. Šajā gadījumā mēs varētu redzēt BH veidošanās signālu gravitācijas viļņos. ”
Šādā apvienojumā radītie gravitācijas viļņi būtu virs detektējamā diapazona, izmantojot lāzera interferometra gravitācijas viļņu observatoriju (LIGO) - instrumentu, kas gravitācijas viļņu noteikšanai izmanto lāzerus (no kuriem vēl neviens nav atklāts ...), un, iespējams, pat ar izvietojumu bāzēta gravitācijas viļņu observatorija, NASA lāzera interferometra kosmosa antena, LISA.
Parastajiem kosmiskajiem stariem, kas nāk no mūsu saules, enerģija ir no 10 ^ 7 līdz 10 ^ 10 elektronu voltiem. Īpaši augstas enerģijas kosmiskie stari ir reta parādība, taču tie pārsniedz 10 ^ 20 elektronu voltus. Kā tādas sistēmas kā SDSS 1257 + 5428 rada tik augstas enerģijas kosmiskos starus? Tompsons paskaidroja, ka ir divas vienlīdz aizraujošas iespējas.
Pirmajā gadījumā no apvienošanās izveidojot melno caurumu un tam sekojošo uzpūšanās disku, rodas strūkla, kas līdzinās tām, kas redzamas galaktiku centrā - kvazāra indikatora zīme. Lai arī šīs sprauslas būtu daudz, daudz mazākas, triecienviļņi strūklas priekšpusē paātrinātu daļiņas līdz nepieciešamajai enerģijai, lai izveidotu UHECR, sacīja Tompsons.
Otrajā scenārijā neitronu zvaigzne nozog vielas no baltā pundura pavadoņa, un šī akrecija sāk to strauji rotēt. Magnētiskie spriegumi, kas veidojas uz neitronu zvaigznes jeb “magnetāra”, virsmas, varētu paātrināt jebkuras daļiņas, kas mijiedarbojas ar intensīvo magnētisko lauku, līdz īpaši augstām enerģijām.
Šo īpaši enerģētisko kosmisko staru radīšana šādās sistēmās ir ļoti teorētiska, un tikai aptuvens ir tas, cik izplatīti tie var būt mūsu galaktikā. Tik drīz pēc SDSS 1257 + 5428 atklāšanas joprojām nav skaidrs, vai baltā pundura pavadošais objekts ir melnais caurums vai neitronu zvaigzne. Bet tas, ka SWARMS izdarīja šādu atklājumu tik agri aptaujā, mudina atklāt vēl citas eksotiskas bināras sistēmas.
“Nav ticams, ka SWARMS redzēs vēl 10 vai 100 šādas sistēmas. Ja tas notiktu, šādu apvienošanos likme būtu ļoti (neticami) augsta. Tas nozīmē, ka mēs jau daudzreiz esam pārsteigti. Tomēr, ņemot vērā kopējo aptaujāto debesu platību, ja mūsu aprēķins par šādu apvienošanos ātrumu ir pareizs, SWARMS vajadzētu redzēt tikai apmēram vēl 1 šādu sistēmu, un viņi to varētu neredzēt. Līdzīgam apsekojumam dienvidu debesīs (šobrīd nekas nav salīdzināms ar Sloan Digital Sky Survey, uz kuru balstās SWARMS) vajadzētu izveidot aptuveni 1 šādu sistēmu, ”sacīja Tompsons.
SDSS 1257 + 5428 novērojumi jau ir veikti, izmantojot Swift rentgena observatoriju, un daži mērījumi ir veikti radio spektrā. Sistēmas atrašanās vietā, izmantojot Fermi teleskopu, nebija jāatrod gamma staru avots.
Tompsons sacīja: “Droši vien vissvarīgākais gaidāmais sistēmas novērojums ir iegūt patiesu attālumu, izmantojot parallaksi. Šobrīd attālums tiek noteikts, ņemot vērā novērotā baltā pundura īpašības. Principā,
vajadzētu būt samērā viegli novērot sistēmu nākamā gada laikā un iegūt paralēles attālumu, kas mazinās daudzas neskaidrības, kas saistītas ar baltā pundura fizikālajām īpašībām. ”
Avots: Arxiv, e-pasta intervija ar Todu Tompsonu
