Зареєстровано рекордно високу енергію гамма-випромінювання пульсара

Черенковські телескопи VERITAS, що спостерігали за пульсаром у Крабоподібній туманності, зафіксували імпульсне гамма-випромінювання з енергією понад 100 ГеВ, яке не описують сучасні теоретичні моделі.

Міжнародна група астрономів зареєструвала імпульсне гамма-випромінювання пульсара PSR B0531+21, яке мало рекордну енергію понад 100 ГеВ.

Пульсари, нагадаємо, були виявлені понад 40 років тому й у наш час вважаються швидко обертовими намагніченими нейтронними зорями. У їхніх магнітосферах, що обертаються разом із зорями, заряджені частинки прискорюються до релятивістських енергій і випускають випромінювання в діапазоні від радіохвиль до гамма-променів. Скласти докладний опис цього процесу, який задовольняв би більшість фахівців, поки не вдається: існує кілька досить переконливих моделей, що відрізняються розташуванням області прискорення частинок.

PSR B0531+21, розташований у Крабоподібній туманності на відстані 6 500 ± 1 600 світлових років від Землі, є залишком наднової, яку спостерігали ще в 1054 році. Період його обертання становить ~33 мс, а індукція магнітного поля на поверхні — 3,8•10¹² Гс. Спроби виявити високоенергетичне гамма-випромінювання PSR B0531+21 робили й раніше, але зареєстрована енергія дотепер не перевищувала 25 ГеВ.

Масив VERITAS та імпульсне гамма-випромінювання PSR B0531+21 (ілюстрація José Francisco Salgado).

Учасники нового дослідження провели спостереження пульсара за допомогою масиву з чотирьох черенковських телескопів VERITAS, розміщених в Аризоні. У фокальній площині кожного телескопа розташована камера, що складається з 499 фотоелектронних помножувачів і фіксує «зливи частинок» в атмосфері за короткими спалахами черенковського випромінювання. Причиною появи таких «злив» може бути гамма-випромінювання або космічні промені.

Спостереження тривали чотири роки, а їхня загальна тривалість досягла 107 годин. Жодних сумнівів у тому, що виявлене VERITAS імпульсне гамма-випромінювання в діапазоні енергій 100–400 ГеВ пов’язане з PSR B0531+21, бути не може: період імпульсів відповідає результатам вимірювань, виконаних раніше в рентгенівській та радіочастотній областях спектра.

Подібне гамма-випромінювання не описується в сучасних моделях пульсарів. Імовірність того, що гамма-кванти добре відомого теоретикам випромінювання кривизни, які випускають електрони, що рухаються вздовж викривлених силових ліній магнітного поля, досягають енергії понад 100 ГеВ, надзвичайно мала. Пояснити нові результати могло б обернене комптонівське розсіяння фотонів на електронах, унаслідок якого енергія фотонів зростає, але цю гіпотезу ще потрібно буде ретельно перевірити.

Повну версію звіту опубліковано в журналі Science; препринт статті можна завантажити із сайту arXiv.

Підготовлено за матеріалами Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики.

Лише зареєстровані користувачі можуть залишати коментарі. Увійдіть або зареєструйтеся.