Astronomai stebėjo netoliese esantį pulsarą su keistu aureolu aplink jį. Tas pulsaras gali atsakyti į klausimą, kuris kurį laiką glumina astronomus. Pulsaras pavadintas Geminga, ir jis yra vienas iš artimiausių Žemėje esančių pulsatorių, esančių maždaug už 800 šviesmečių Dvynių žvaigždyne. Jis ne tik yra arti Žemės, bet ir „Geminga“ yra labai ryškus gama spinduliuose.
Pats halogas akivaizdžiai nematomas mūsų akims, nes jis yra gama bangos ilgio. (NASA Fermi gama spindulių kosminis teleskopas jį atrado.) Bet jis yra didelis, dengiantis tiek dangaus, kiek 40 pilnų mėnulių.
Halo gali būti atsakingas už kai kuriuos veiksmus mūsų pačių kaimynystėje: šalia Žemės yra daugybė anti-medžiagų ir jos buvimas mokslininkus sujaukė dešimtmetį.
„Mūsų analizė rodo, kad tas pats pulsaras gali būti atsakingas už dešimtmetį trukusį galvosūkį apie tai, kodėl vienos rūšies kosminių dalelių yra neįprastai gausu netoli Žemės“, - sakė Mattia Di Mauro, Amerikos katalikiškojo universiteto Vašingtone ir NASA Goddardo kosmoso astrofizikas. Skrydžių centras Greenbelt mieste, Merilande. "Tai yra pozitronai, antimonterinė elektronų versija, atkeliaujantys iš kažkur anapus Saulės sistemos."
Pulsaras yra didžiulės žvaigždės, išnykusios supernovos, liekana. „Geminga“ yra prieš maždaug 300 000 metų Dvynių žvaigždyne įvykusio supernovos sprogimo rezultatas. Tai besisukanti neutroninė žvaigždė, tam tikru būdu orientuota į Žemę, kad jos energija būtų nukreipta į mus kaip į šluojantį švyturį.
Pulsarą natūraliai supa elektronų ir pozitronų debesis. Taip yra todėl, kad neutronų žvaigždė turi stiprų elektromagnetinį lauką, stipriausią iš visų žinomų objektų. Itin stiprus laukas atitraukia daleles nuo pulsaro paviršiaus ir pagreitina jas iki šviesos greičio.
Šios greitai judančios dalelės, įskaitant elektronus ir jų priešingus daiktus, pozitronus, yra kosminiai spinduliai. Kadangi kosminiai spinduliai skleidžia elektros krūvį, jie yra veikiami magnetinių laukų. Taigi, kai kosminiai spinduliai pasiekia Žemę, astronomai negali tiksliai nustatyti savo šaltinio.
Maždaug per pastarąjį dešimtmetį įvairiose observatorijose ir eksperimentuose mūsų apylinkėse aptikta daugiau aukštos energijos pozitronų, nei tikėtasi. Jie buvo aptikti NASA „Fermi“ gama spinduliuotės teleskopu, NASA alfa magnetiniu spektrometru ir kitais eksperimentais. Mokslininkai tikėjosi, kad šaltinis buvo netoliese esantys pulsarai, įskaitant „Geminga“. Tačiau dėl to, kaip tuos pozitronus veikia magnetiniai laukai, to neįmanoma įrodyti.
Iki 2017 m.
Tais metais aukšto aukščio vandens Čerenkovo gama-spinduliuotės observatorija (HAWC) patvirtino tai, ką rado kai kurie antžeminiai radiniai: mažas, bet intensyvus gama spindulių halas aplink Gemingą. HAWC nustatė energijas halogenų struktūroje nuo 5 iki 40 TeV arba teraelektronvoltų. Tai šviesa, turinti trilijonus kartų daugiau energijos, nei gali pamatyti mūsų akys.
Iš pradžių mokslininkai manė, kad didelę energiją turinčią halogeną sukelia pagreitinti elektronai ir pozitronai, susidūrę su žvaigždžių šviesa, o tai padidins jų energiją ir padarys juos ypač ryškius. Kai įkrauta dalelė dalį savo energijos perduoda fotonui, tai vadinama atvirkštiniu-Komptono išsklaidymu.
Bet komanda, naudojanti HAWC stebėti Gemingą ir jos halo, padarė išvadą: šie aukštos energijos pozitronai tik retai pasieks Žemę, atsižvelgiant į halogeno dydį. Taigi turėjo būti dar vienas paaiškinimas dėl pozitronų gausos šalia Žemės.
Mokslininkai, tiriantys pozitronų buvimą netoli Žemės, pulso nepadarė savo sąraše. O kaip artimas ir ryškus pulsaras, „Geminga“ vis tiek patraukė jų susidomėjimą.
Mattia Di Mauro vedė nedidelę mokslininkų komandą, tiriančią dešimtmečio vertės Geminga duomenis iš Fermi didelio ploto teleskopo (LAT). LAT pastebi mažesnės energijos energiją, nei daro HAWC. Di Mauro yra pagrindinis naujo tyrimo, kuriame pateikiamos šios išvados, autorius. Tyrimas pavadintas „a-spindulio halogeno aptikimas aplink Gemingą, naudojant Fermi-LAT duomenis ir jo įtaką pozitronų srautui“. Straipsnis paskelbtas „Physics Review“.
Viena iš šio straipsnio bendraautorių yra Silvia Manconi, doktorantė RWTH Acheno universitete Vokietijoje. Pranešime spaudai Manconi teigė: „Norėdami ištirti halo, turėjome atimti visus kitus gama spindulių šaltinius, įskaitant difuzinę šviesą, kurią sukelia kosminiai spinduliai, susidūrę su tarpžvaigždiniais dujų debesimis. Mes ištyrėme duomenis naudodami 10 skirtingų tarpžvaigždinės emisijos modelių. “
Kai komanda atėmė visus kitus dangaus gama spindulių šaltinius, duomenys atskleidė didžiulę pailgą struktūrą; a Halo aplink Geminga. Aukštos energijos struktūra danguje uždengė 20 laipsnių, esant 20 milijardų elektronų voltų, ir dar didesnį plotą esant žemesnei energijai.
Tyrimo bendraautorė Fiorenza Donato yra iš Italijos nacionalinio branduolinės fizikos instituto ir Turino universiteto. Pranešime spaudai Donato teigė: „Mažesnės energijos dalelės keliauja kur kas toliau nuo pulsaro, prieš patekdami į žvaigždžių šviesą, perduoda dalį savo energijos į jį ir padidina šviesą gama spinduliais. Štai kodėl gama spinduliuotės spinduliuotė apima didesnį plotą esant mažesnei energijai “, - aiškino Donato. „Be to,„ Geminga “aureolė pailgėja dėl pulsaro judesio erdvėje.“
Komanda palygino LAT duomenis su HAWC duomenimis ir padarė išvadą, kad duomenų rinkiniai sutampa. Jie taip pat nustatė, kad šviesus, netoliese esantis Geminga gali sukelti net 20% didelės energijos pozitronų, kuriuos stebėjo AMS-02 eksperimentas. Ekstrapoliuodama tai į visas kaupiamas Puls kelio pulsarų emisijas, komanda sako, kad pulsarai išlieka geriausiu pirminės paslapties paaiškinimu: visų tų pozitronų, esančių šalia Žemės, šaltiniu.
„Mūsų darbas parodo atskirų šaltinių tyrimo svarbą numatant, kaip jie prisideda prie kosminių spindulių“, - teigė Di Mauro. „Tai yra vienas iš jaudinančio naujo lauko, vadinamo daugialypės terpės astronomija, aspekto, kuriame mes tyrinėjame Visatą, naudodami ne tik šviesą, bet ir kelis signalus, pavyzdžiui, kosminius spindulius.“
Daugiau:
- Pranešimas spaudai: NASA „Fermi“ misija susieja netoliese esančią Pulsaro gama spindulį „Halo“ ir „Antimaterijos dėlionė“
- Tyrimo popierius: a-spindulio halogeno aptikimas aplink Gemingą su Fermi-LAT duomenimis ir jo poveikis pozitronų srautui
- Vikipedija: Komptono sklaida
