Astronoomid on jälginud lähedal asuvat pulsarit, mille ümber on kummaline halo. See pulsar võib vastata küsimusele, mis on astronoomidest mõnda aega hämmingus. Pulsari nimi on Geminga ja see on üks Maale lähimatest pulsaatoritest, mis asub Kaksikute tähtkujus umbes 800 valgusaasta kaugusel. See pole mitte ainult Maa lähedal, vaid ka Geminga on gammakiirtes väga hele.
Halo ise on meie silmadele nähtamatu, kuna see asub gamma lainepikkustes. (NASA Fermi gammakiire kosmoseteleskoop avastas selle.) Kuid see on suur, kattes nii palju taevast kui 40 täiskuu.
Halo võib olla vastutav mõne tegevuse jätkamise eest meie enda naabruses: Maa lähedal on arvukalt antiaineid ja selle olemasolu on teadlasi hämmingus kümmekond aastat.
"Meie analüüs viitab sellele, et see sama pulsar võib olla vastutav kümmekond aastat kestnud mõistatuse pärast, miks ühte tüüpi kosmilisi osakesi on Maa lähedal ebaharilikult palju," ütles Washingtoni Ameerika katoliku ülikooli ja NASA Goddardi kosmoseteaduse astrofüüsik Mattia Di Mauro. Lennukeskus Greenbeltis, Maryland. "Need on positronid, elektronide antimateriaalne versioon, mis tuleb kuskilt Päikesesüsteemist kaugemale."
Pulsar on supernoovast kadunud tohutu tähe jäänuk. Geminga on Gemini tähtkujus umbes 300 000 aastat tagasi toimunud supernoova plahvatuse tulemus. See on pöörlev neutronitäht, mis on teatud viisil orienteeritud Maale, nii et selle energia on suunatud meie poole nagu pühkiv tuletorn.
Pulsari ümbritseb looduslikult nii elektronide kui ka positronite pilv. Seda seetõttu, et neutrontähel on intensiivne elektromagnetväli, mis on teadaolevatest objektidest tugevam. Ülimalt tugev väli tõmbab osakesed pulsari pinnalt ja kiirendab neid peaaegu valguse kiiruseni.
Need kiiresti liikuvad osakesed, sealhulgas elektronid ja nende antiaine vastandid, positronid, on kosmilised kiired. Kuna kosmilised kiired kannavad elektrilaengut, on need magnetvälja mõjudele allutatud. Nii et selleks ajaks, kui kosmilised kiired Maale jõuavad, ei saa astronoomid oma allikat täpselt kindlaks teha.
Umbes viimase kümnendi jooksul on erinevad vaatluskeskused ja eksperimendid avastanud meie läheduses rohkem kõrge energiaga positroneid, kui arvatakse. NASA Fermi gammakiire kosmoseteleskoop, NASA alfa-magnetiline spektromeeter ja muud katsed on need kõik tuvastanud. Teadlased eeldasid, et allikaks olid läheduses olevad pulsaarid, sealhulgas Geminga. Kuid kuna need positronid mõjutavad magnetvälju, ei saanud seda tõestada.
Kuni 2017. aastani.
Sel aastal kinnitas Cherenkovi kõrgmäestiku veteranniku vaatluskeskus (HAWC) seda, mida mõned maapealsed tuvastused leidsid: väike, kuid intensiivne gammakiire halo Heminga ümbruses. HAWC tuvastas energiate halogeenstruktuuris 5–40 TeV ehk teraelektronvolti. See on kerge triljoneid kordi rohkem energiat kui meie silmad näevad.
Algselt arvasid teadlased, et suure energiaga halo põhjustavad tähevalgusega põrkuvad kiirendatud elektronid ja positronid, mis suurendaks nende energiat ja muudaks need ülikergeks. Kui laetud osake edastab osa oma energiast footonile, nimetatakse pöördkomptoni hajumiseks.
Kuid meeskond, kes kasutas HAWC-d Geminga ja selle halo vaatlemiseks, jõudis järeldusele: need kõrge energiaga positronid jõuavad halo suuruse põhjal Maale vaid harva. Seega pidi positronite rohkusele Maa lähedal olema veel üks seletus.
Maa lähedal positronite olemasolu uurinud teadlased ei ületanud pulsereid veel oma nimekirjast. Ja lähedase ja särava pulsarina tõmbas Geminga endiselt nende huvi.
Mattia Di Mauro juhtis väikest meeskonda teadlasi, kes uurisid Fermi suure pindala teleskoobi (LAT.) Kümnendikuiseid Geminga andmeid. LAT täheldab madalamat energiavalgust kui HAWC. Di Mauro on neid tulemusi tutvustava uue uuringu juhtiv autor. Uuring kannab pealkirja "Geminga ümbruses oleva a-halo halo tuvastamine Fermi-LAT andmetega ja selle mõju positronvoogudele." Artikkel on avaldatud ajakirjas Physics Review.
Üks paberlehe kaasautoreid on Silvia Manconi, Saksamaa RWTH Aacheni ülikooli järeldoktor. Manconi ütles oma pressiteates: “Halo uurimiseks pidime lahutama kõik muud gammakiirte allikad, sealhulgas hajusvalgus, mis tekkis tähtedevahelise gaasipilvega kokkupõrke korral kosmiliste kiiridega. Uurisime andmeid, kasutades 10 erinevat tähtedevahelist emissiooni mudelit. ”
Kui meeskond lahutas kõik muud taeva gammakiirte allikad, selgus andmetest tohutu piklik struktuur; a halo Geminga ümber. Kõrge energiastruktuur kattis taevas 20 kraadi 20 miljardi elektronvolti juures ja veelgi suurema ala madalamate energiate korral.
Uuringu kaasautor Fiorenza Donato on pärit Itaalia tuumafüüsika instituudist ja Torino ülikoolist. Donato ütles oma pressiteates: “Madalama energia osakesed liiguvad pulsarist kaugemal, enne kui nad satuvad tähevalgusesse, kannavad osa oma energiast sinna ja suurendavad valgust gammakiirte jaoks. Seetõttu katab gammakiirguse emissioon väiksema energiakuluga suurema ala, ”selgitas Donato. "Ka Geminga halo on piklik osaliselt pulsari liikumise tõttu ruumis."
Meeskond võrdles LAT-i andmeid HAWC-i andmetega ja jõudis järeldusele, et andmekogumid vastavad. Samuti leidsid nad, et hele, läheduses asuv Geminga võib põhjustada 20% suure energiatarbega positronitest, mida AMS-02 katses täheldati. Ekstrapoleerides seda kõigile Linnutee kumulatiivsetele impulsside emissioonidele, väidab meeskond, et pulsaarid jäävad parimaks selgituseks algsele mõistatusele: kõigi nende Maa lähedal asuvate positronite allikale.
"Meie töö näitab, kui oluline on uurida üksikuid allikaid, et ennustada, kuidas need kosmilistele kiirtele kaasa aitavad," ütles Di Mauro. "See on üks aspekt põnevast väljast, mida nimetatakse multimessengeri astronoomiaks, kus uurime universumit, kasutades lisaks valgusele ka mitmeid signaale, näiteks kosmilisi kiirte."
Veel:
- Pressiteade: NASA Fermi-missioon seob Pulsari gammakiirte Halo Antimatteri mõistatusest
- Uurimistöö: a -ray halo tuvastamine Geminga ümbruses Fermi-LAT andmetega ja selle mõju positronivoolule
- Vikipeedia: Comptoni hajumine
