PSR B-1259-63 / SS 2883 bináris pár HESS képe. Kép jóváírása: HESS. Kattints a kinagyításhoz.
A PSR B-1259-63 / SS 2883 bináris pár kb. 5000 fényév távolságban található a Crux déli féltekéjének csillagképe (a déli kereszt) általános irányában. A duó egy pulsarból (PSR B-1259) és egy hatalmas kék óriásból (SS 2883) áll, amelyet egy szélesen lengő táncra rögzítenek, amely 3,4 évente megismétli a lépéseket. A masszív elsődleges pulzár pályája annyira excentrikus, hogy a pár legközelebbi megközelítésnél 100 millió kilométeren belül halad át, és a távolság nagyjából tízszeresét választják el a legtávolabbi pontjukban. A legközelebbi megközelítés során a pulsar jelei jelentősen leesnek, mivel a hatalmas kék óriás eltakarja őket.
A 12,5 méteres nagy energiájú sztereoszkópos rendszert (HESS) használó megfigyelők 2004. február és április közötti holdtalan éjszakákon rögzítették a pár táncát, és időzítették őket, amikor a pulsar közeledett és visszatért a duó legközelebbi pontjához. A csillagászok úgy találták, hogy a pulsarból származó rádióhullámok megegyeznek a régióból származó rendkívül magas gamma-sugárzással.
Felix Aharonian, a heidelbergi németországi Max Plank Nukleáris Fizikai Intézet szerint ez a bináris rendszer „lehetővé teszi a rendkívül összetett MHD (mágneses hidrodinamikai) folyamatok„ on-line megfigyelését ”az ultrarelativista pulsar szél, valamint a részecske létrehozásának és leállításának folyamataiban gyorsulás relativista sokkhullámokkal, a rendszer nagy energiájú gamma-sugárzásának spektrális és időbeli jellemzőinek tanulmányozásával. Ebben a tekintetben a PSR B1259-63 bináris rendszer egyedülálló laboratórium a pulsar szelek fizikájának feltárására. "
A pulzart egy csillagászok egy csoportja fedezte fel először 1992-ben az ausztráliai Parkes rádióteleszkóp segítségével. Mágneses sugárhajtója másodpercenként 20-szor a Föld felé fordul. A rádiókibocsátás mellett a pulsar röntgenfelvételeket továbbít - különféle energiaszinteken - pályáján. Ezeket a röntgenképeket úgy gondolják, hogy azoknak a sugárzásoknak az eredményei, amelyek akkor fordulnak elő, amikor a pulzár mágneses tere kölcsönhatásba lép a kék kék óriás által kibocsátott gázokkal.
A kék óriás SS 2883-at először 1992-ben fedezték fel társul a pulsarhoz. Ez tízszerese a Nap tömegének, de magas hőmérséklete és gyorsan égő fúziós motorja van. Nagyon gyorsan forog, és szórványosan bocsátja ki az anyagot az Egyenlítőtől. A „Binary Pulsar PSR B-1259-63… felfedezése a H.E.S.S.-vel” című cikk szerint: „Legyen csillagokról ismert, hogy nem izotróp csillagszelek képeznek egyenlítői lemezt fokozott tömegkiáramlással”.
A cikk azt mondja, hogy „az időmérések azt sugallják, hogy a lemez ferde a pálya síkjához képest…”. Az ilyen orbitális dőlés miatt a „pulsar áthalad a lemeznél kétszer a periastron közelében”. És éppen ezeken a kereszteződéseken válnak fel a dolgok, amikor a pulzár mágneses tere kölcsönhatásba lép a töltött részecskékkel a csillagok ejektájának fordított sokkában.
Ennek eredményeként ezt a rendszert „bináris plerionnak” mondják, ahol „A társ csillag által biztosított intenzív fotonmező nemcsak fontos szerepet játszik a relativista elektronok hűtésében, hanem tökéletes célpontként szolgál a magas -energiás gammasugarak az inverz Compton (IC) szórással. ” Felix kibővíti ezt a gondolatot azzal, hogy „a pulzár nem izolált, hanem egy bináris rendszerben található, egy erős optikai csillag közelében. Ebben az esetben, mivel a csillagszél nagy gáznyomás alatt kölcsönhatásba lép, a pulsar szél véget ér a bináris rendszerben, ahol a mágneses mező meglehetősen magas (kb. 1 G, azaz 10 000–100 000-szer nagyobb, mint a standard plerionokban). Ezenkívül az optikai csillag jelenléte miatt az elektronok súlyos veszteségeket szenvednek a csillagfényes kölcsönhatások során (Compton-szórás). Ez miatt az elektronok élettartama nagyon rövid, legfeljebb 1 óra. Nagy energiájú gamma-sugarak előállíthatók az elektronok (és talán a protonok) kölcsönhatásaival is a csillagtárcsa sűrű gázával (szintén nagyon rövid időtartamon!). ”
Bináris bénulásként a csillagrendszer a Pulsar excentrikus pályáján alapuló széles energiaszignatúrát mutat, valamint az SS 2883 körüli körkörös anyag sűrűségének széles variációit, amellyel kölcsönhatásba lép. A periastron közelében a környezeti plazmával kölcsönhatásba lépő „hideg” pulsar szél egy relativista sokkhullám létrehozásával ér véget, amely viszont felgyorsítja a részecskéket rendkívül magas energiáig, 1 TeV vagy annál több. Ezekben a részecskékben a hőt „lehűtik”, amikor a fotonok gyorsan mozgó elektronokat és pozitronokat találnak meg. Ez a fordított Compton-szóráshatás energiát szállít a fotonfrekvenciák vad erősítésével. Egyszerűen fogalmazva: az alacsony energiatartalmú „látható fény” fotonjait sokkal magasabb energiaszintre növelik - egyesek elérik a felső gamma-sugár / az alsó kozmikus sugárzás domborulata teroelektron volt tartományát.
Eközben a pulzár elmozdul a csillag primerjétől, kevesebb és kevésbé töltött részecskével találkozik, miközben a középső csillagból származó látható fény fotonok sűrűsége is csökken. Amint ez bekövetkezik, a fotonok szétszóródása csökken, és a szinkrotron sugárzás kezd uralni. Emiatt az alacsonyabb szintű röntgen sugarai kezdik uralni a rendszer energiajelet, mivel a pulzár lelassul és távolodik a csillagtól.
Végül két periódus van a pulzáló körpályán, ahol az áthalad a kék óriás körkörös korongjának egyenlítői síkján. Ezek az átmeneti pontok számos szuper energiájú foton, elektron, pozitron és néhány proton létrehozását eredményezhetik. A relativista módon gyorsított részecskék kialakulásakor viszont kölcsönhatásba lépnek egy olyan régióval, amely képes számos olyan részecskének szaporodására, amelyek képesek nagy energiájú fotonokká és más részecskékké bomlani.
A 2005. június 13-án közzétett cikkből "Ez a komplex rendszer elméleti megértése, amelybe a pulzár és a csillagszél kölcsönhatásba lép, meglehetősen korlátozott a korlátozó megfigyelések hiánya miatt." Most azonban az IACTS (képalkotó légköri Cherenkov távcsövek), mint például a H.E.S.S. miatt, a csillagászok most már képesek megoldani sok új, nagy pontosságú nagy energiájú gammasugár-forrást más rendszerekből, például a PSR B-1259-63 / SS 2883-ból.
A PSR B-1259-63 / SS 2883 rendszerben úgy tűnik, hogy a természet csillagászoknak - és a fizikusoknak - biztosította a szuper-nagy energiájú részecskegyorsító saját változatát - amely szerencsére jól tartalmaz és biztonságos távolságban van a Földtől.
Jeff Barbour írta
