Астрономы установили новый рекорд по энергии зарегистрированных гамма-квантов от пульсаров, который теперь составляет двадцать тераэлектронвольт для пульсара Вела. Для объяснения этого результата придется пересмотреть текущие модели генерации высокоэнергетического излучения пульсарами. Статья опубликована в журнале Nature.
Излучение пульсаров, представляющих собой быстровращающиеся нейтронные звезды, возникающие при взрыве массивных звезд, охватывает диапазон от радиоизлучения до гамма-излучения. В последнем случае известно более 270 пульсаров, порождающих гамма-кванты с энергиями до ста гигаэлектронвольт, а от пульсара в Крабовидной туманности регистрировались рекордно энергетические гамма-кванты с энергией до одного тераэлектронвольта. Предполагается, что такие частицы испускаются электронами, ускоренными в магнитосфере нейтронной звезды, однако то, как именно протекают процессы ускорения частиц и где они происходят, ученые не до конца понимают.
Группа астрономов во главе с Араче Джаннати-Атаи (Arache Djannati-Atai) из Лаборатории астрочастиц и космологии в Париже сообщила о регистрации новой рекордно высокоэнергетической компоненты излучения пульсара, обнаруженной у пульсара Вела при помощи наземной системы черенковских телескопов H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic System), которая регистрирует атмосферные ливни, возникающие при прохождении частиц сквозь атмосферу Земли. В работе использовались данные наблюдений за 2004–2007 и 2014–2016 года.
Пульсар Вела (или PSR B0833-45) представляет собой один из самых ярких в гамма- и радиодиапазонах пульсаров, он связан с остатком сверхновой в созвездии Парусов, расположен на удалении 936 световых лет и характеризуется относительной молодостью (около 11 тысяч лет) и периодом вращения 89 миллисекунд.
Исследователи обнаружили импульсное излучение от пульсара с максимальной энергией до двадцати тераэлектронвольт, при этом статистическая значимость открытия составила 4,6 сигма. Предполагается, что ускорение частиц и испускание фотонов может происходить за пределами светового цилиндра пульсара или на его периферии, однако конкретный механизм пока не ясен.
Наиболее вероятным процессом генерации гамма-излучения таких энергий считается обратное комптоновское рассеяние электронов на фотонах низких энергий, при этом электроны перед этим ускоряются за счет магнитных полей в магнитосфере внутри светового цилиндра или магнитного пересоединения вне светового цилиндра.
Ранее мы рассказывали о том, как ученые нашли ускоритель частиц внутри космического «ламантина».