A csillagászok egy közeli pulsar-t figyeltek, amelynek körül furcsa halo van. Az a pulsar válaszolhat egy olyan kérdésre, amely egy ideje zavarba ejtette a csillagászokat. A pulzár neve Geminga, és ez a Föld egyik legközelebbi pulzora, körülbelül 800 fényévre a Gemini csillagképben. Nem csak a Föld közelében van, hanem a Geminga gamma-sugarakban is nagyon fényes.
Maga a halo láthatatlan a szemünk számára, mivel a gamma hullámhosszon van. (A NASA Fermi Gamma-ray Űrtávcsője fedezte fel.) De ez nagy, az égboltot annyira lefedi, mint 40 teljes hold.
A halogó felelős lehet a saját szomszédságunkban zajló továbblépésekért: a Föld közelében rengeteg antianyag található, jelenléte évtizedek óta zavarja a tudósokat.
"Elemzésünk szerint ez ugyanaz a pulsar felelős egy évtizedes rejtvényért, ami megmagyarázza, hogy az egyik típusú kozmikus részecske miért szokatlanul gazdag a Föld közelében" - mondta Mattia Di Mauro, a washingtoni katolikus egyetem asztrofizikusa és a NASA Goddard űrhelye. Repülési központ Greenbeltben, Maryland. "Ezek pozitronok, az elektronok antianyag-változatai, amelyek a Naprendszeren kívülről származnak."
A pulsar egy szupernóvá vált hatalmas csillag maradványa. Geminga egy szupernóva robbanás eredménye, amely körülbelül 300 000 évvel ezelőtt történt a Gemini csillagképben. Ez egy forgó neutroncsillag, amely bizonyos módon a Föld felé van orientálva, így energiája felé fordul, mint egy elsöprő világítótorony.
A pulzárt természetesen mind az elektronok, mind a pozitronok felhő veszik körül. Ennek oka az, hogy egy neutroncsillagnak intenzív elektromágneses tere van, az ismert tárgyak közül a legerősebb. A szuper erős mező húzza a részecskéket a pulsar felületéről és felgyorsítja azokat közel fénysebességig.
Ezek a gyorsan mozgó részecskék, köztük az elektronok és az anyag elleni párjuk, pozitronok, kozmikus sugarak. Mivel a kozmikus sugarak elektromos töltést hordoznak, őket a mágneses mezők hatásainak ki vannak téve. Tehát mire a kozmikus sugarak elérték a Földet, a csillagászok nem tudják pontosan meghatározni a forrást.
Körülbelül az elmúlt évtizedben a különböző obszervatóriumok és kísérletek a vártnál sokkal több magas energia pozitront fedeztek fel a közelben. A NASA Fermi gamma-sugár-távcsöve, a NASA alfa-mágneses spektrométere és más kísérletek mind felismerték őket. A tudósok arra számítottak, hogy a közeli pulzárok, köztük Geminga, forrása. De annak miatt, hogy ezeket a pozitronokat befolyásolják a mágneses mezők, nem lehetett igazolni.
2017-ig.
Abban az évben a Magas Tengerszint feletti Cherenkov Gamma-ray Observatory (HAWC) megerősítette, amit néhány földi észlelés talált: egy kicsi, de intenzív gamma-sugár-halót Geminga körül. A HAWC energiákat észlelt a halogénszerkezetben 5 - 40 TeV, vagy Tera-elektron volta mellett. Ez világosság, és ezrek milliárdszor több energiával rendelkezik, mint ahogy szemünk látja.
A tudósok kezdetben azt hitték, hogy a nagy energiájú halogót gyorsított elektronok és pozitronok ütköztetik a csillagfényben, ami fokozzák energiájukat és szuperfényessé teszik őket. Amikor egy töltött részecske energiájának egy részét egy fotonra továbbítja, az úgynevezett inverz-kompton szórás.
De a HAWC-vel Geminga és annak hala megfigyelésére szolgáló csapat arra a következtetésre jutott: ezek a nagy energiájú pozitronok csak a ritka hatalom mérete alapján ritkán érik el a Földet. Tehát újabb magyarázatot kellett adni a Föld közeli pozitronok bőségére.
A Föld közeli pozitronok jelenlétét vizsgáló tudósok még nem távolították el a pulzárokat a listájukról. És mint közeli és fényes pulsar, Geminga továbbra is felkeltette érdeklődését.
Mattia Di Mauro egy kis tudóscsoportot vezetett, amely egy évtizednyi Geminga-adatokat tanulmányozott a Fermi nagy kiterjedésű teleszkópjáról (LAT.). A LAT alacsonyabb energiájú fényt figyel, mint a HAWC. Di Mauro az új eredményeket ismertető új tanulmány vezető szerzője. A tanulmány címe: „A -ray halo detektálása Geminga körül a Fermi-LAT adatokkal és a pozitron fluxusra gyakorolt hatásaival”. A cikket a Physics Review publikálja.
A cikk egyik szerzője Silvia Manconi, a német RWTH Aachen Egyetem posztdoktori kutatója. Manconi sajtóközleményében elmondta: „A halo elemzéséhez ki kellett vonnunk az összes többi gammasugarat, beleértve a csillagközi gázfelhőkkel való kozmikus sugárütközések által keltett diffúz fényt is. Az adatokat 10 különböző csillagközi emissziós modell segítségével vizsgáltuk meg. ”
Miután a csapat kivonta az összes többi gamma-sugárforrást az égen, az adatok hatalmas, hosszúkás szerkezetet mutattak ki; egy halo a Geminga körül. A nagy energiájú szerkezet 20 fokkal borította az égen 20 milliárd elektronvolttal, és még nagyobb terület volt alacsonyabb energiák mellett.
A tanulmány társszerzője, Fiorenza Donato, az Olasz Nukleáris Fizikai Intézet és a Torinói Egyetem tagja. A sajtóközleményben Donato elmondta: „Az alacsony energiájú részecskék sokkal távolabb mennek a pulzartól, mielőtt csillagfénybe kerülnének, energiájuk egy részét átjuttatják oda, és fénnyel erősítik a gammasugárkat. Ez az oka annak, hogy a gamma-sugárzás nagyobb területet fed le alacsonyabb energiák mellett ”- magyarázta Donato. "Ezenkívül Geminga halogája részben azért is meghosszabbodik, mert a pulsar térben áthalad."
A csoport összehasonlította a LAT-adatokat a HAWC-adatokkal és megállapította, hogy az adatkészletek egyeznek. Azt is megállapították, hogy a fényes, a közelben fekvő Geminga felelős a nagy energiatartalmú pozitronok 20% -áért, amit az AMS-02 kísérlet megfigyelt. Ebből a Tejút összes kumulatív pulzárkibocsátásával extrapolálva a csapat azt mondja, hogy a pulzárok maradnak a legjobb magyarázat az eredeti rejtélyre: a Föld közelében elhelyezkedő pozitronok forrása.
"Munkánk bemutatja az egyes források tanulmányozásának fontosságát annak előrejelzése érdekében, hogy miként járulnak hozzá a kozmikus sugarakhoz." - mondta Di Mauro. "Ez a multimessenger csillagászatnak nevezett izgalmas új mező egyik aspektusa, ahol az univerzumot több jel, például kozmikus sugarak felhasználásával, a fény mellett tanulmányozzuk."
Több:
- Sajtóközlemény: A NASA Fermi-missziója összekapcsolja a Pulsar-i „Halo” gamma-sugárzást az Antimatter Puzzle játékkal
- Kutatási cikk: A -ray halo detektálása Geminga körül a Fermi-LAT adatokkal és a pozitron fluxusra gyakorolt hatásai
- Wikipedia: Compton szórás
