Kosmilised kiired - osakesed, mis on kiirendatud peaaegu valguse kiirusele - voolavad kogu aeg meie Päikesest, ehkki ultraheli-kosmiliste kiirtega (UHECR) võrreldes on nad positiivselt aeglased. Seda tüüpi kosmilised kiired pärinevad väljaspool Päikesesüsteemi asuvatest allikatest ja on palju energilisemad kui meie Päikese oma, ehkki ka palju haruldasemad. Valge kääbuse ja neutronitähe või musta augu vaheline ühinemine võib olla nende kiirte üheks allikaks ja sellised ühinemised võivad toimuda piisavalt sageli, et olla nende energeetiliste osakeste kõige olulisem allikas.
Sloan White dwArf radiaalkiiruse andmete kaevandamise uuring (SWARMS) - mis on osa Sloan Digital Sky Survey-st - avastas hiljuti eksootiliste objektide binaarsüsteemi, mis asub Päikesesüsteemist vaid 50 parsi kaugusel. See süsteem nimega SDSS 1257 + 5428 näib olevat valge kääbustäht, mis tiirleb ümber neutrontähe või väikese massiga musta augu. Üksikasjad süsteemi ja selle esialgsete avastuste kohta leiate Carles Badenes'i jt artiklist. siin.
Kaasautor Tiod Thompson, Ohio Riikliku Ülikooli astronoomiaosakonna assistent, väitis hiljutises kirjas Astrofüüsika ajakirjade kirjad et seda tüüpi süsteem ja nende tähtede eksootiliste jäänuste hilisem liitmine võivad olla tavalised ning see võib arvestada praegu täheldatud UHECR-de arvu. Valge kääbuse ja neutronitähe või musta auku ühinemisel võib tekkida ka väikese massiga must auk, nn “beebi” must auk.
Thompson kirjutas meiliintervjuus:
“Arvatakse, et valge kääbuse / neutronitähe või musta auguga binaarfailid on üsna haruldased, ehkki kirjanduses on Linnutee-taolise galaktika arvukus tohutu. SWARMS oli esimene, kes tuvastas sellise süsteemi radiaalse kiiruse meetodi abil, ja esimene, kes leidis sellise objekti nii lähedal, ainult 50 parsseci kaugusel (umbes 170 valgusaastat). Sel põhjusel oli see väga üllatav ja selle suhteline lähedus lubas meil esitada argumendi, et need süsteemid peavad olema enamiku varasemate ootustega võrreldes üsna tavalised. SWARMSil oleks pidanud väga õnn olema, kui ta läheduses midagi nii haruldast nägi. ”
Thompson jt. väidavad, et seda tüüpi ühinemine võib olla Linnutee galaktikas kõige olulisem UHECR-ide allikas ja see peaks galaktikas sulanduma umbes iga 2000 aasta tagant. Seda tüüpi ühinemised võivad olla veidi vähem levinud kui Ia tüüpi supernoovad, mis pärinevad valgete kääbuste binaarsüsteemidest.
Neutronitähega ühinev valge kääbus tekitaks ka väikese massiga musta augu, mis on umbes 3-kordne Päikese mass. Thompson ütles: „Tegelikult on see stsenaarium tõenäoline, kuna arvame, et neutronitähed ei saa eksisteerida üle 2–3-kordse Päikese massi. Idee on see, et WD puruneks ja akreteeruks neutronitähele ja siis kukuks neutronitäht musta auku. Sel juhul võime näha gravitatsioonilainetes signaali BH moodustumisest. ”
Sellises ühinemises tekkivad gravitatsioonilained oleksid Laser Interferomeetri gravitatsiooniliste lainete vaatluskeskuse (LIGO) - seadme, mis kasutab gravitatsioonilainete tuvastamiseks lasereid (millest ühtegi pole veel tuvastatud ...) - tuvastatava ulatuse kohal ja isegi võimaliku vahemaaga paiknev gravitatsioonilainete vaatluskeskus, NASA laserinterferomeetri kosmoseantenn, LISA.
Meie Päikesest pärinevate tavaliste kosmiliste kiirte energia on skaalal 10 ^ 7 kuni 10 ^ 10 elektronvolti. Ülimalt kõrge energiaga kosmilised kiired on harv nähtus, kuid need ületavad 10 ^ 20 elektronvolti. Kuidas tekitavad süsteemid nagu SDSS 1257 + 5428 nii suure energiaga kosmilisi kiirte? Thompson selgitas, et seal on kaks võrdselt põnevat võimalust.
Esimeses tekitaks ühinemisest musta augu moodustumine ja sellele järgnev aktuatsiooniketas reaktiivlennuki, mis sarnaneb galaktikate keskosas nähtavale - kvaasri märguandeks. Ehkki need düüsid oleksid palju-palju väiksemad, kiirendavad düüsi esiosas olevad lööklained osakesi UHECR-ide loomiseks vajaliku energia saamiseks, ütles Thompson.
Teise stsenaariumi korral varastab neutronitäht valge kääbuse kaaslase ained ja see akretsioon käivitab selle kiire pöörlemise. Neutronitähe ehk magnetaariumi pinnale kogunevad magnetpinged suudaksid kiirendada intensiivse magnetväljaga interaktsioonis olevad osakesed ülikõrgeks energiaks.
Nende ülikõrge energiaga kosmiliste kiirte loomine selliste süsteemide abil on väga teoreetiline ning see, kui tavalised need meie galaktikas võivad olla, on vaid hinnang. Nii kiiresti pärast SDSS 1257 + 5428 avastamist jääb ebaselgeks, kas valge kääbuse kaasobjekt on must auk või neutronitäht. Kuid asjaolu, et SWARMS tegi sellise avastuse nii varakult uuringus, julgustab edasiste eksootiliste binaarsüsteemide avastamist.
„Ei ole tõenäoline, et SWARMS näeb veel 10 või 100 sellist süsteemi. Kui see toimuks, oleks selliste ühinemiste määr väga (ebamõistlikult) kõrge. Sellegipoolest oleme varem mitu korda üllatunud. Kui aga arvestada vaadeldava taeva kogupindalaga, kui meie hinnang selliste ühinemiste määrale on õige, peaks SWARMS nägema ainult veel umbes 1 sellist süsteemi ja nad võivad seda mitte näha. Lõunapoolse taeva sarnane uuring (praegu pole midagi võrreldavat Sloan Digital Sky Survey-ga, millel SWARMS põhineb) ei tohiks luua umbes ühte sellist süsteemi, ”ütles Thompson.
SDSS 1257 + 5428 vaatlusi on juba tehtud Swifti röntgenikiirguse vaatluskeskuse abil ja mõned mõõtmised on tehtud raadiospektris. Fermi teleskoobi abil süsteemi asukohast ei leitud gammakiirte allikat.
Thompson ütles: „Tõenäoliselt on süsteemi kõige olulisem eelseisv vaatlus parallaksi abil tõelise vahemaa saavutamine. Praegu põhineb kaugus vaadeldava valge kääbiku omadustel. Põhimõtteliselt,
järgmise aasta jooksul peaks süsteemi jälgimist olema suhteliselt lihtne ja saada tuleks paralleelkaugus, mis leevendab paljusid valge kääbiku füüsikaliste omadustega seotud ebakindlust. ”
Allikas: Arxiv, meiliintervjuu Todd Thompsoniga
