Holodnyi veter relyativistskoi plazmy ot pul'sara Krab generiruet pul'siruyushee gamma -izluchenie sverhvysokoi energii23.02.2012 3:53 | MIFI, Moskva
Pul'sar Krab – bystro vrashayushayasya, sil'no zamagnichennaya neitronnaya zvezda, kotoraya obrazovalas' v rezul'tate vzryva sverhnovoi v sozvezdii Tel'ca v 1054 godu. Ee massa sostavlyaet primerno 1.4-2 solnechnyh mass, a diametr – okolo 25-30 km. Vmeste s okruzhayushei pul'sar tumannost'yu – eto odin iz naibolee tshatel'no issledovannyh astronomicheskih ob'ektov (Ris.1).
Obsheprinyato schitat', chto pul'sary ispuskayut relyativistskii veter elektronov i pozitronov (relyativistskii analog solnechnogo vetra), kotorye obrazuyutsya v magnitosfere pul'sara. Evolyuciya vetra prohodit tri posledovatel'nyh processa (Ris. 2): v predelah 1000 km ot pul'sara energiya vrasheniya pochti polnost'yu transformiruetsya v energiyu elektromagnitnogo polya vetra, kotoraya zatem transformiruetsya v energiyu postupatel'nogo dvizheniya chastic vetra, t. e. proishodit uskorenie chastic vetra. V konce koncov veter ostanavlivaetsya davleniem mezhzvezdnoi sredy s obrazovaniem udarnoi volny na rasstoyanii 0.3 svetovyh goda ot pul'sara. V rezul'tate etih processov elektrony i pozitrony uskoryayutsya do ekstremal'no vysokih energii, obrazuya prostranstvenno raspredelennyi istochnik: Krabovidnuyu tumannost'. Vse tri processa dolzhny proishodit' s neveroyatno vysokoi effektivnost'yu (blizkoi k 100%) dlya togo, chtoby ob'yasnit' nablyudeniya.
Pul'sar Krab i Krabovidnaya tumannost' yavlyayutsya yarchaishimi gamma-istochnikami. V to vremya kak pul'sar izluchaet preimushestvenno v oblasti gamma-kvantov vysokih energii, Krabovidnaya tumannost' izluchaet v osnovnom gamma-kvanty sverhvysokoi energii. A veter, kotoryi perenosit energiyu ot pul'sara v Krabovidnuyu tumannost' ostaetsya do sih por nevidimoi substanciei. Udivitel'no, no nesmotrya na relyativistskie skorosti vetra, v sisteme otscheta, svyazannoi s postupatel'nym dvizheniem vetra, elektrony yavlyayutsya holodnymi. Oni dvizhutsya vmeste s magnitnym polem vetra i ne proizvodyat sinhrotronnogo izlucheniya. Tem ne menee, veter mozhet izluchat' gamma-kvanty sverhvysokoi energii za schet mehanizma obratnogo komptonovskogo rasseyaniya relyativistskih elektronov i pozitronov na rentgenovskih fotonah, izluchaemyh v magnitosfere pul'sara i/ili poverhnost'yu neitronnoi zvezdy. V stat'e, opublikovannoi v Nature, Feliks Agaronyan, Sergei Bogovalov i Dmitrii Hangulyan (vse yavlyayutsya vypusknikami MIFI, a S.V. Bogovalov v nastoyashee vremya yavlyaetsya professorom kaf. 10 NIYaU MIFI) pokazali, chto nedavnie udivitel'nye nablyudeniya pul'siruyushego gamma-izlucheniya sverhvysokoi energii ot Kraba atmosfernymi cherenkovskimi teleskopami VERITAS i MAGIC luchshe vsego ob'yasnyayutsya obratnym komptonovskim rasseyaniem. Pul'siruyushie rentgenovskie fotony pul'sara vzaimodeistvuyut s relyativistskimi elektronami vetra preimushestvenno v oblasti ih uskoreniya. Veter, takim obrazom, yavlyaetsya istochnikom pul'siruyushego gamma-izlucheniya i eto ob'yasnyaet nablyudeniya pri var'irovanii vsego treh parametrov: mesta uskoreniya vetra, maksimal'noi energii uskoreniya i urovnya anizotropii vetra, kotorye opredelyayutsya nablyudeniyami prakticheski odnoznachno.
Krabovidnaya tumannost' (M1) v sozvezdii Tel'ca. Izobrazhenie polucheno orbital'nym Habblovskim teleskopom (levaya panel'). Na pravoi paneli pokazano nalozhenie izobrazhenie central'noi chasti Krabovidnoi tumannosti v vidimom svete (krasnyi) i rentgenovskih luchah (goluboi) s pul'sarom v centre. Na rasstoyanii 0.3 svetovyh goda ot pul'sara veter stalkivaetsya s okruzhayushei ego tumannost'yu (Istochnik: NASA)
Shematicheskaya evolyuciya pul'sarnogo vetra (elektronov i pozitronov). Gamma-kvanty vysokih energii (&#gamma;) obrazuyutsya v zone uskoreniya za schet obratnogo Komptonovskogo rasseyaniya pul'sarnogo vetra na rentgenovskih fotonah (X).
Esli predlozhennaya interpretaciya verna, togda registraciya pul'siruyushego gamma-izlucheniya oznachaet pervoe nablyudatel'noe svidetel'stvo obrazovaniya holodnogo elektron-pozitronnogo vetra ot pul'sara Krab. Novye dannye pozvolyayut nam lokalizovat' v dovol'no uzkoi oblasti mesto uskoreniya vetra i ocenit' temp s kotorym energiya elektromagnitnogo polya transformiruetsya v kineticheskuyu energiyu postupatel'nogo dvizheniya vetra. Uskorenie vetra dolzhno proishodit' rezko v uzkoi cilindricheskoi zone radiusom ot 20 do 50 tysyach kilometrov ot osi vrasheniya. Interesno, chto hotya uskorenie vetra do sverhvysokih energii ukladyvaetsya v obsheprinyatuyu tochku zreniya, trebovanie bystrogo uskoreniya vetra v uzkoi oblasti i na nebol'shih rasstoyaniyah ot pul'sara yavlyaetsya vyzovom dlya teoretikov.
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
pul'sar v Krabe - Pul'sar - neitronnye zvezdy
Publikacii so slovami: pul'sar v Krabe - Pul'sar - neitronnye zvezdy | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
