Tähtitieteilijät ovat seuranneet lähellä olevaa pulsaria, jonka ympärillä on outo halo. Tuo pulsar saattaa vastata kysymykseen, joka hämmentää tähtitieteilijöitä jo jonkin aikaa. Pulsari on nimeltään Geminga, ja se on yksi lähimmistä maapallon pulsereista, noin 800 valovuoden päässä Gemini-tähdistössä. Se ei ole vain lähellä maata, vaan Geminga on myös erittäin kirkas gammasäteissä.
Itse halogeeni on silmillemme näkymätön, koska se on gamma-aallonpituuksilla. (NASA: n Fermi Gamma-ray-teleskooppi löysi sen.) Mutta se on suuri, peittäen niin suuren osan taivaasta kuin 40 täysikuuta.
Halo voi olla vastuussa tietyistä jatkotoimista omassa naapuristossamme: Maan lähellä on runsaasti anti-ainetta, ja sen läsnäolo on hämmentänyt tutkijoita vuosikymmenen ajan.
"Analyysimme viittaa siihen, että tämä sama pulsaari voisi olla vastuussa vuosikymmenen mittaisesta palapelissä siitä, miksi yhden tyyppisiä kosmisen hiukkasia on epätavallisen runsaasti maan lähellä", kertoi Washingtonin Amerikan katolisen yliopiston ja NASA: n Goddard-avaruuden astrofysiikan tutkija Mattia Di Mauro. Lentokeskus Greenbeltissä, Marylandissa. "Nämä ovat positroneja, elektronien antimateriaaliversioita, jotka tulevat jostakin aurinkokunnan ulkopuolelta."
Pulsaari on supernoovasta poistuneen massiivisen tähden jäännös. Geminga on seurausta supernoovan räjähdyksestä, joka oli noin 300 000 vuotta sitten Geminin tähdistössä. Se on pyörivä neutronitähti, joka on suunnattu tietyllä tavalla kohti maata niin, että sen energia on suunnattu meitä kohti kuin lakaistaan majakkaa.
Pulsaria ympäröi luonnollisesti sekä elektronien että positronien pilvi. Tämä johtuu siitä, että neutronitähdellä on voimakas sähkömagneettinen kenttä, vahvin kaikista tunnetuista esineistä. Erittäin vahva kenttä vetää hiukkaset pulsarin pinnalta ja kiihdyttää ne lähellä valonopeutta.
Nämä nopeasti liikkuvat hiukkaset, mukaan lukien elektronit ja niiden aineen vastaiset vastineet, positronit, ovat kosmisia säteitä. Koska kosmisissa säteissä on sähkövaraus, ne ovat alttiina magneettikentien vaikutuksille. Joten siihen mennessä, kun kosmiset säteet saavuttavat maapallon, tähtitieteilijät eivät voi määrittää lähdettä.
Viimeisen vuosikymmenen aikana erilaiset observatoriat ja kokeet ovat havainneet lähiympäristöstämme korkeamman energian positroneja kuin odotettiin. NASA: n Fermi-gammasäteilyn teleskooppi, NASA: n alfa-magneettinen spektrometri ja muut kokeet ovat kaikki havainneet ne. Tutkijat odottivat lähistöllä olevien pulsaareiden, mukaan lukien Geminga, lähteitä. Mutta johtuen siitä, miten magneettikentät vaikuttavat näihin positroniin, sitä ei voida todistaa.
Vuoteen 2017 saakka.
Sinä vuonna korkean korkeuden veden Cherenkovin gammasäteilyn observatorio (HAWC) vahvisti sen, mitä jotkut maapallon havainnoista olivat löytäneet: pieni, mutta voimakas gammasäteilyhalo Gemingan ympärillä. HAWC havaitsi energiat halogeenirakenteessa 5 - 40 TeV tai Teraelektroni volttia. Se on valoa biljoonien kertoja enemmän energiaa kuin silmämme näkevät.
Aluksi tutkijat ajattelivat, että korkeaenerginen halogeeni johtuu kiihtyneistä elektronista ja positronista törmäyksessä tähtivaloon, mikä lisäisi heidän energiaansa ja tekisi niistä superkirkkaita. Kun ladattu hiukkanen siirtää osan energiasta fotoniin, sitä kutsutaan käänteiskomptonisirotukseksi.
Mutta ryhmä, joka käytti HAWC: tä tarkkailemaan Gemingaa ja sen halogeenia, tuli siihen johtopäätökseen: nuo korkean energian positronit saavuttaisivat vain harvoin maapallon, halogeenin koon perusteella. Joten positronien runsaudelle Maan lähellä oli oltava toinen selitys.
Maan lähellä olevien positronien läsnäoloa tutkineet tutkijat eivät vielä poistaneet pulsaareja luettelostaan. Ja läheisenä ja kirkkaana pulsarina Geminga kiinnitti edelleen heidän kiinnostuksensa.
Mattia Di Mauro johti pientä tutkijaryhmää, joka tutkii vuosikymmenen mittaista Geminga-tietoa Fermin laaja-alaisesta teleskoopista (LAT.). LAT havaitsee alhaisemman energian valon kuin HAWC. Di Mauro on johtava kirjoittaja uudelle tutkimukselle, joka esittelee nämä havainnot. Tutkimuksen otsikko on "a-sädetyn halogeenin havaitseminen Gemingan ympäristössä Fermi-LAT-tietojen kanssa ja vaikutukset positronivuoihin". Artikkeli on julkaistu Physics Review -lehdessä.
Yksi paperin kirjoittajista on Silvia Manconi, tutkijatohtori RWTH Aachenin yliopistossa Saksassa. Manconi sanoi lehdistötiedotteessa: ”Haloa tutkittaessa jouduimme vähentämään kaikki muut gammasäteiden lähteet, mukaan lukien hajavalo, joka syntyi kosmisten säteiden törmäyksissä tähtienvälisten kaasupilvien kanssa. Tutkimme tietoja käyttämällä 10 erilaista tähtienvälistä emissiomallia. ”
Kun joukkue oli vähentänyt kaikki muut taivaan gammasäteiden lähteet, tiedot paljastivat valtavan pitkänomaisen rakenteen; halo Hemingan ympärillä. Korkean energian rakenne peitti 20 astetta taivaalla 20 miljardilla elektronisella voltilla ja vielä suuremman alueen alemmilla energioilla.
Tutkimuksen avustaja Fiorenza Donato on Italian kansallisesta ydinfysiikan instituutista ja Torinon yliopistosta. Lehdistötiedotteessa Donato sanoi: ”Matalaenergiset hiukkaset kulkevat paljon kauemmas pulsaarista ennen kuin ne joutuvat tähtivaloon, siirtävät osan energiastaan siihen ja lisäävät valoa gammasäteisiin. Siksi gammasäteily kattaa suuremman alueen pienemmillä energioilla ”, Donato selitti. "Lisäksi Gemingan halo on pitkänomainen osittain pulssarin liikkumisen takia avaruudessa."
Ryhmä vertasi LAT-tietoja HAWC-tietoihin ja päätteli, että tietojoukot sopivat yhteen. He havaitsivat myös, että valoisa, lähellä oleva Geminga voi olla vastuussa jopa 20%: sta korkean energian positroneista, joita AMS-02-kokeilu havaitsi. Ekstrapoloimalla tästä kaikkiin Linnunradan kumulatiivisiin pulsar-päästöihin, joukkue sanoo, että pulsaattorit ovat edelleen paras selitys alkuperäiselle mysteerille: kaikkien niiden maapallon lähellä olevien positronien lähde.
"Työmme osoittaa, että on tärkeää tutkia yksittäisiä lähteitä ennustaaksesi, kuinka ne vaikuttavat kosmisiin säteisiin", Di Mauro sanoi. "Tämä on yksi osa jännittävää uutta kenttää, nimeltään multimessen tähtitiede, jossa tutkimme maailmankaikkeutta valon lisäksi useilla signaaleilla, kuten kosmisilla säteillä."
Lisää:
- Lehdistötiedote: NASA: n Fermi-lähetystö linkittää Pulsarin gammasäteilyn "Halo" Antimatter-palapeliin
- Tutkimuspaperi: a -ray-halogeenin havaitseminen Gemingan ympärillä Fermi-LAT-tiedoilla ja vaikutukset positronivuoon
- Wikipedia: Compton-sironta
