HESS-kuva binaariparista PSR B-1259-63 / SS 2883. Kuvan luotto: HESS. Klikkaa suurentaaksesi.
Binaariparit PSR B-1259-63 / SS 2883 sijaitsevat noin 5000 valovuoden päässä eteläisen pallonpuoliskon Crux (eteläinen risti) -suunnitelman yleisestä suunnasta. Duo koostuu pulsarista (PSR B-1259) ja massiivisesta sinisestä jättiläisestä (SS 2883), joka on lukittu laajasti vauhdikkaaseen tanssiin, joka toistaa vaiheet 3.4 vuoden välein. Massiivisemman primaarin pulssin kiertorata on niin eksentrinen, että pari kulkee 100 miljoonan kilometrin säteellä lähimmästä lähestymistavasta ja ne eroavat suunnilleen kymmenen kertaa etäisyydestä kauimpaan pisteeseen. Lähimmän lähestymisen aikana pulssarin signaalit putoavat huomattavasti, kun massiivinen sininen jättiläinen hämärtää sen.
Tarkkailijat, jotka käyttivät 12,5 metrin korkean energian stereoskooppista järjestelmää (HESS), nauhoittivat parin tanssin kuunottomina yönä helmikuusta huhtikuuhun 2004 ja ajoivat heidät pulssarin lähestyessä ja palautuessaan duon lähimmästä kohdasta. Astronomit havaitsivat, että pulsarin radioaallot sopivat yhteen alueelta tulevan erittäin korkean gammasäteilyn kanssa.
Max Plank -ydinfysiikan instituutin, Heidelbergin saksalaisen, Felix Aharonianin mukaan tämä binaarijärjestelmä "sallii" on-line-valvonnan erittäin monimutkaisten MHD (magnetohydrodynaamisten) prosessien luomisessa ja lopettamisessa ultrarelativistisen pulsarituulen sekä hiukkasten suhteen kiihtyvyys relativistisilla iskotaajuuksilla tutkimalla järjestelmän korkean energian gammasäteilyn spektri- ja ajallisia ominaisuuksia. Tässä suhteessa binaarijärjestelmä PSR B1259-63 on ainutlaatuinen laboratorio tutkia pulsartuulien fysiikkaa. "
Tähtitieteilijöiden ryhmä havaitsi pulssarin ensimmäisen kerran vuonna 1992 käyttämällä Parkesin radioteleskooppia Australiassa. Sen magneettisuihku suuntautuu kohti maata 20 kertaa sekunnissa. Radiosäteilyn lisäksi pulsar lähettää röntgenkuvat - eri energiatasoilla - koko kiertoradallaan. Näiden röntgensäteiden ajatellaan olevan seurausta säteilystä, joka tapahtuu, kun pulssarin magneettikenttä on vuorovaikutuksessa sinisen jättiläisen vapauttamien kaasujen kanssa.
Sininen jättiläinen SS 2883 löydettiin ensin kumppaniksi pulsarilla vuonna 1992. Se on kymmenenkertainen auringon massaan, mutta siinä on korkeat lämpötilat ja nopeasti palava fuusiokone. Se pyörii hyvin nopeasti ja työntää materiaalia päiväntasaajastaan satunnaisesti. Lehden "Binary Pulsar PSR B-1259-63 ... with H.E.S.S. löytö" mukaan "Ole tähtiä, joiden tiedetään olevan ei-isotrooppisia tähtituuleja, jotka muodostavat päiväntasaajan levyn, jonka massavirta on parantunut."
Artikkelissa jatketaan, että ”ajoitusmittaukset viittaavat siihen, että kiekko on kalteva kiertoradan suhteen…” tällainen kiertoradan kaltevuus saa aikaan “pulsarin ylittämään levyn kaksi kertaa lähellä periastronia”. Ja juuri näillä risteyksillä asiat todella kasvaa, kun pulssarin magneettikenttä alkaa olla vuorovaikutuksessa varautuneiden hiukkasten kanssa tähtiejektin käänteisen iskun alueella.
Seurauksena on, että tämän järjestelmän sanotaan olevan "binaarinen tappio", jossa "Seuratähden tarjoamalla intensiivisellä fotonikentällä ei ole vain tärkeä rooli relativististen elektronien jäähdytyksessä, mutta se toimii myös täydellisenä kohteena korkean -energiset gammasäteet käänteisen Compton (IC) -sironnan kautta. ” Felix laajentaa tätä käsitystä sanomalla, että ”pulsaria ei ole eristetty, vaan se sijaitsee binaarisessa järjestelmässä lähellä voimakasta optista tähteä. Tässä tapauksessa johtuen vuorovaikutuksesta tähtituulen kanssa korkeassa kaasunpaineessa pulsaarituuli päättyy binaarisessa järjestelmässä, jossa magneettikenttä on melko korkea (suunnilleen 1 G, ts. 10 000 - 100 000 kertaa suurempi kuin tavanomaisissa plerioneissa). Lisäksi optisen tähden läsnäolon takia elektronit kärsivät vakavia häviöitä tähtivalon kanssa tapahtuvan vuorovaikutuksen (Comptonin sironta) aikana. Tämä tekee elektronien elinkaaresta hyvin lyhyen, tunnin tai vähemmän. Korkean energian gammasäteitä voidaan tuottaa myös elektronien (ja mahdollisesti myös protonien) vuorovaikutuksella tähtien levyn tiheän kaasun kanssa (myös melko lyhyillä aikaväleillä!). "
Binaarisena patjana tähtijärjestelmä näyttää laajan energian allekirjoituksen, joka perustuu Pulsarin eksentriseen kiertoradaan, ja ympäri tähtien tiheyden laajoissa vaihteluissa SS 2883: n ympärillä, jonka kanssa se on vuorovaikutuksessa. Lähellä periastronia "Kylmä" pulsaarituuli, joka on vuorovaikutuksessa ympäröivän plasman kanssa, päättyy relativistisen iskuaallon luomiseen, joka puolestaan kiihdyttää hiukkasia erittäin suuriin energioihin, 1 TeV tai enemmän. Näiden hiukkasten lämpö "jäähdytetään", kun fotonit lyövät nopeasti liikkuvia elektroneja ja positroneja. Tämä käänteinen Compton-sirontavaikutus kuluttaa energiaa vahvistamalla fotonitaajuuksia villisti. Yksinkertaisesti sanottuna, matalan energian ”näkyvän valon” fotonit nostetaan paljon korkeammille energiatasoille - jotkut saavuttavat ylemmän gammasäteen / alemman kosmisen säteen domeenin terraelektroni-volttialueen.
Samaan aikaan, kun pulsaari siirtyy pois tähtiprimaarista, se kohtaa vähemmän ja vähemmän varautuneita hiukkasia, samalla kun keskitähden näkyvien valon fotonien tiheys putoaa myös pois. Tällöin fotonien sironta vähenee ja synkrotronisäteily alkaa hallita. Tämän takia alemmat tehotasot röntgenkuvat alkavat hallita järjestelmän energian allekirjoitusta pulssarin hidastuessa ja siirtyessä pois tähdestä.
Lopuksi pulsareiden kiertoradalla on kaksi jaksoa, joissa se ylittää sinisen jättilän ympyrätason levyn päiväntasaavan tason. Nämä siirtymäpisteet voivat johtaa lukuisten superenergisten fotonien, elektronien, positronien ja jopa joidenkin protonien luomiseen. Kun relativistisesti kiihdytettyjä hiukkasia syntyy, ne vuorovaikutuksessa vuorovaikutuksessa alueen kanssa, joka kykenevät kutemaan monenlaisia muita hiukkasia, jotka kykenevät hajoamaan suurienergisiksi fotoneiksi ja muiksi hiukkasiksi.
13. kesäkuuta 2005 julkaistuista julkaisuista ilmenee, että "tähän saakka teoreettinen ymmärrys tästä monimutkaisesta järjestelmästä, johon sisältyy pulsar- ja tähtituulet vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, on melko rajallinen, koska puutteita ei ole rajoittavista havainnoista." Mutta nyt IACTS: n (Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes), kuten H.E.S.S., vuoksi tähtitieteilijät pystyvät nyt ratkaisemaan monia uusia lähellä olevan pisteen lähteitä korkean energian gammasäteitä muista järjestelmistä, kuten PSR B-1259-63 / SS 2883.
PSR B-1259-63 / SS 2883 -järjestelmässä luonto näyttää tarjonneen tähtitieteilijöille - ja fyysikoille - omaa versiota erittäin korkean energian hiukkaskiihdyttimestä - joka on onneksi hyvin sijoitettu ja turvallinen etäisyys maasta.
Kirjoittaja Jeff Barbour
