Wetenskaplikes ontdek die hoogste energie gammastrale ooit van 'n pulsar

Pulsars is die oorblywende lyke van sterre wat skouspelagtig in 'n supernova ontplof het. Die ontploffings laat 'n piepklein, dooie ster met 'n deursnee van net sowat 20 kilometer agter, wat uiters vinnig roteer en toegerus is met 'n enorme magneetveld. “Hierdie dooie sterre bestaan ​​feitlik geheel en al uit neutrone en is ongelooflik dig: ’n teelepel van hul materiaal het ’n massa van meer as vyf miljard ton, of sowat 900 keer die massa van die Groot Piramide van Giza,” verduidelik H.E.S.S. wetenskaplike Emma de Oña Wilhelmi, 'n mede-outeur van die publikasie wat by DESY werk.

Pulsars straal roterende strale van elektromagnetiese straling uit, ietwat soos kosmiese vuurtorings. As hul straal oor ons sonnestelsel vee, sien ons flitse van straling met gereelde tydintervalle. Hierdie flitse, ook genoem stralingspulse, kan in verskillende energiebande van die elektromagnetiese spektrum gesoek word. Wetenskaplikes dink dat die bron van hierdie bestraling vinnige elektrone is wat in die pulsar se magnetosfeer geproduseer en versnel word, terwyl hulle na sy periferie beweeg. Die magnetosfeer bestaan ​​uit plasma- en elektromagnetiese velde wat die ster omring en saam-roteer. “Op hul uitwaartse reis verkry die elektrone energie en stel dit vry in die vorm van die waargenome stralingsstrale,” sê Bronek Rudak van die Nicolaus Copernicus Astronomical Centre (CAMK PAN) in Pole, ook ’n mede-outeur.

Die Vela-pulsar, geleë in die suidelike lug in die sterrebeeld Vela (seil van die skip), is die helderste pulsar in die radioband van die elektromagnetiese spektrum en die helderste aanhoudende bron van kosmiese gammastrale in die giga-elektronvolts (GeV) reeks . Dit draai ongeveer elf keer per sekonde. Bo 'n paar GeV eindig sy bestraling egter skielik, vermoedelik omdat die elektrone die einde van die pulsar se magnetosfeer bereik en daaruit ontsnap.

Maar dit is nie die einde van die storie nie: met behulp van diep waarnemings met H.E.S.S. is 'n nuwe stralingskomponent by selfs hoër energieë nou ontdek, met energieë van tot tientalle tera-elektronvolts (TeV). "Dit is ongeveer 200 keer meer energiek as alle bestraling wat ooit vantevore van hierdie voorwerp opgespoor is," sê medeskrywer Christo Venter van die Noordwes-Universiteit in Suid-Afrika. Hierdie baie hoë-energie-komponent verskyn met dieselfde fase-intervalle as die een wat in die GeV-reeks waargeneem word. Om hierdie energieë te bereik, moet die elektrone egter selfs verder as die magnetosfeer reis, maar die rotasie-emissiepatroon moet ongeskonde bly.

"Hierdie resultaat daag ons vorige kennis van pulsars uit en vereis 'n herbesinning van hoe hierdie natuurlike versnellers werk," sê Arache Djannati-Atai van die Astroparticle & Cosmology (APC)-laboratorium in Frankryk, wat die navorsing gelei het. "Die tradisionele skema waarvolgens deeltjies langs magnetiese veldlyne binne of effens buite die magnetosfeer versnel word, kan nie ons waarnemings voldoende verklaar nie. Miskien is ons getuie van die versnelling van deeltjies deur die sogenaamde magnetiese herkoppelingsproses verby die ligsilinder, wat steeds op een of ander manier behou die rotasiepatroon? Maar selfs hierdie scenario ondervind probleme om te verduidelik hoe sulke ekstreme bestraling geproduseer word."

Wat ook al die verduideliking is, naas sy ander superlatiewe, hou die Vela-pulsar nou amptelik die rekord as die pulsar met die hoogste-energie-gammastrale wat tot nog toe ontdek is. "Hierdie ontdekking maak 'n nuwe waarnemingsvenster oop vir die opsporing van ander pulsars in die tientalle tera-elektronvoltreeks met huidige en opkomende meer sensitiewe gammastraalteleskope, en baan dus die weg vir 'n beter begrip van die uiterste versnellingsprosesse in hoogs gemagnetiseerde astrofisiese voorwerpe," sê Djannati-Atai.