Ученые обнаружили гамма-лучи самой высокой энергии, когда-либо исходившие от пульсара

Исследования гамма-излучения показали, что изолированные мощные пульсары являются исключительными ускорителями частиц и производителями антиматерии. Связанные с ними процессы ускорения и излучения, а также места, где они происходят, остаются предметом многих безответных опасений. В спектрах излучения всех наблюдавшихся до сих пор гамма-пульсаров наблюдаются сильные разрывы или разрывы при энергиях до нескольких ГэВ.

Используя черенковские телескопы Стереоскопической системы высоких энергий, ученые обсерватории HESS в Намибии обнаружили гамма-лучи самой высокой энергии, когда-либо наблюдавшиеся от пульсара. Эти гамма-лучи имеют энергию 20 ТэВ, что примерно в десять триллионов раз превышает энергию видимого света. Это наблюдение трудно объяснить с точки зрения теории импульсной генерации гамма-лучей.

Было обнаружено, что этот элемент излучения исходит от пульсара Вела, который является самым ярким пульсаром в радиодиапазоне электромагнитного спектра и самым ярким стационарным источником космических гамма-лучей в диапазоне гигаэлектронвольт (ГэВ). Пульсар расположен на южном небе в созвездии Вела (парус корабля).

Излучение этого пульсара примерно в 200 раз более энергично, чем любое ранее обнаруженное излучение этого объекта. Фазовые периоды этой очень высокоэнергетической компоненты совпадают с периодами, наблюдаемыми в диапазоне ГэВ. Вращающаяся картина излучения должна продолжаться, даже если электронам придется пройти дальше магнитосферы, чтобы достичь этой энергии.

Араш Джанати Атай из Лаборатории астрономических частиц и космологии (APC) во Франции, который руководил исследованием. Он сказал, «Этот результат бросает вызов нашим предыдущим знаниям о пульсарах и требует переосмысления того, как работают эти естественные ускорители. Традиционная схема, в которой частицы ускоряются вдоль силовых линий магнитного поля внутри или немного за пределами магнитосферы, не может адекватно объяснить наши наблюдения».

«Возможно, мы видим частицы, ускоренные в результате так называемого процесса магнитного пересоединения вне светового цилиндра, который каким-то образом все еще сохраняет структуру вращения? Но даже этот сценарий сталкивается с трудностями в объяснении того, как создается такое интенсивное излучение».

«Каким бы ни было объяснение, наряду с другими превосходными степенями, пульсар Вела официально удерживает рекорд как пульсар с самой высокой энергией гамма-излучения, когда-либо обнаруженный. Это открытие открывает новое наблюдательное окно для обнаружения других пульсаров в диапазоне десятков ТэВ с помощью телескопов. а предстоящие гамма-лучи более чувствительны, что открывает путь к лучшему пониманию процессов экстремального ускорения в сильно намагниченных астрофизических объектах.

Ссылка на журнал:

1. HESS Collaboration et al., Занин Р., Керр М. и др. Открытие радиационной компоненты пульсара Вела, достигающей 20 ТэВ. Нат Астрон (2023). Цифровой идентификатор: 10.1038/с41550-023-02052-3