Астрономи побачили рекордно високоенергетичне гамма-випромінювання від пульсара Вела

Астрономи встановили новий рекорд з енергії зареєстрованих гамма-квантів від пульсарів, який тепер становить двадцять тераелектронвольт для пульсара Вела. Для пояснення цього результату доведеться переглянути поточні моделі генерації енергетичного випромінювання пульсарами. Стаття опублікована в журналі Nature.

Випромінювання пульсарів, що являють собою нейтронні зірки, що швидко обертаються, що виникають при вибуху масивних зірок, охоплює діапазон від радіовипромінювання до гамма-випромінювання. В останньому випадку відомо більше 270 пульсарів, що породжують гамма-кванти з енергіями до ста гігаелектронвольт, а від пульсара в крабовидної туманності реєструвалися рекордно енергетичні гамма-кванти з енергією до одного тераелектронвольта. Передбачається, що такі частинки випускаються електронами, прискореними в магнітосфері нейтронної зірки, проте те, як саме протікають процеси прискорення частинок і де вони відбуваються, вчені не розуміють.

Група астрономів на чолі з Араче Джаннаті-Атаї (Arache Djannati-Atai) з Лабораторії астрочастинок та космології в Парижі повідомила про реєстрацію нової рекордно високоенергетичної компоненти випромінювання пульсара, виявленої у пульсара Вела за допомогою наземної системи черенківських телескопів HESS яка реєструє атмосферні зливи, що виникають під час проходження частинок крізь атмосферу Землі. У роботі використовувалися дані спостережень за 2004–2007 та 2014–2016 роки.

Пульсар Вела (або PSR B0833-45) є одним з найяскравіших в гамма- і радіодіапазонах пульсарів, він пов'язаний із залишком наднової в сузір'ї Вітриль, розташований на видаленні 936 світлових років і характеризується відносною молодістю (близько 11 тисяч років) і періодом обертання 89 мілісекунд.

Дослідники виявили імпульсне випромінювання від пульсара з максимальною енергією до двадцяти тераелектронвольт, при цьому статистична значущість відкриття становила 4,6 сигма. Передбачається, що прискорення частинок і випромінювання фотонів може відбуватися за межами світлового циліндра пульсара або на його периферії, проте конкретний механізм поки що не зрозумілий.

Найбільш вірогідним процесом генерації гамма-випромінювання таких енергій вважається зворотне розсіювання компонів електронів на фотонах низьких енергій, при цьому електрони перед цим прискорюються за рахунок магнітних полів в магнітосфері всередині світлового циліндра або магнітного переєднання поза світлового циліндра.