Imaginea HESS a perechii binare PSR B-1259-63 / SS 2883. Credit imagine: HESS. Faceți clic pentru a mări.
Perechea binară PSR B-1259-63 / SS 2883 este amplasată la aproximativ 5.000 de ani-lumină distanță în direcția generală a constelației emisferului sud Crux (Crucea de Sud). Duo-ul este format dintr-un pulsar (PSR B-1259) și un gigant albastru masiv (SS 2883) blocat într-un dans care se schimbă pe larg, care repetă pași la fiecare 3,4 ani. Orbita pulsarului primarului mult mai masiv este atât de excentrică, încât perechea trece pe o distanță de 100 de milioane de kilometri la cea mai apropiată apropiere și se separă aproximativ de zece ori de distanța respectivă în punctul cel mai îndepărtat. În timpul apropierii cele mai apropiate, semnalele de la pulsar scad semnificativ, deoarece sunt eclipsate de gigantul albastru masiv.
Observatorii care folosesc sistemul stereo-microscopic de înaltă energie de 12,5 metri (HESS) au înregistrat dansul perechii în timpul nopților fără lună din februarie până în aprilie 2004 și i-au cronometrat în timp ce pulsarul se apropia și se retrăgea din cel mai apropiat punct al duo-ului. Astronomii au descoperit că undele radio din pulsar se potriveau cu radiații gamma ultra-înalte provenite din regiune.
Potrivit lui Felix Aharonian de la Max Plank Institute for Nuclear Physics, Heidelberg Germany, acest sistem binar „permite„ supraveghere on-line ”a proceselor extrem de complexe de MHD (magnetohidrodinamic) de creare și încetare a vântului pulsar ultrarelativistic, precum și a particulelor. accelerarea prin unde relativiste de șoc, prin studiul caracteristicilor spectrale și temporale ale radiației gamma cu energie mare a sistemului. În acest sens, sistemul binar PSR B1259-63 este un laborator unic pentru a explora fizica vânturilor pulsare. "
Pulsarul a fost detectat pentru prima dată de o echipă de astronomi în 1992, folosind radiotelescopul Parkes din Australia. Jetul său magnetic se orientează către Pământ de 20 de ori pe secundă. Pe lângă emisiile radio, pulsarul transmite raze X - la diferite niveluri de energie - pe toată orbita sa. Se consideră că aceste raze X sunt rezultatul radiațiilor care apare atunci când câmpul magnetic al pulsarului interacționează cu gazele eliberate de gigantul albastru însoțitor.
Gigantul albastru SS 2883 a fost descoperit pentru prima dată a fi un însoțitor al pulsarului în 1992. Este de zece ori masa Soarelui, dar are temperaturi ridicate și un motor cu fuziune care arde rapid. Se rotește foarte repede și ejectează materialul din ecuatorul său în mod sporadic. Conform articolului „Descoperirea Binary Pulsar PSR B-1259-63… cu H.E.S.S.”, „Se știe că stelele au vânturi stelare neizotrope formând un disc ecuatorial cu flux de masă sporit.”
Lucrarea continuă să spună că „măsurările de cronometrare sugerează că discul este înclinat în raport cu planul orbital ...” O astfel de înclinare orbitală face ca „pulsarul să traverseze discul de două ori lângă periastron”. Și la aceste încrucișări lucrurile se transformă într-adevăr pe măsură ce câmpul magnetic al pulsarului începe să interacționeze cu particulele încărcate în regiunea de șoc invers a ejectei stelare.
Drept urmare, se spune că acest sistem este un „plan binar” în care „Câmpul foton intens furnizat de steaua de companie nu numai că joacă un rol important în răcirea electronilor relativiști, ci servește și ca ținta perfectă pentru producerea de înalte -energie raze gamma prin împrăștiere inversă Compton (IC). " Felix se extinde asupra acestei noțiuni spunând că „pulsarul nu este izolat, ci situat într-un sistem binar, aproape de o stea optică puternică. În acest caz, din cauza interacțiunii cu vântul stelar sub presiune ridicată a gazului, vântul pulsar se termină în cadrul sistemului binar unde câmpul magnetic este destul de mare (aproximativ 1 G, adică de 10.000 până la 100.000 de ori mai mare decât în plerionii standard). În plus, din cauza prezenței stelei optice, electronii suferă pierderi severe în timpul interacțiunilor (împrăștiere Compton) cu lumina stelară. Acest lucru face ca durata de viață a electronilor să fie foarte scurtă, cu o oră sau mai puțin. Razele gamma de mare energie pot fi produse și prin interacțiuni de electroni (și poate și protoni) cu gazul dens al discului stelar (de asemenea, pe perioade de timp destul de scurte!). "
Ca un plan binar, sistemul stelelor afișează o semnătură energetică largă bazată pe orbita excentrică a pulsarului și variații largi în densitatea materiei circumstanțiale în jurul SS 2883 cu care interacționează. În apropierea periastrului, vântul pulsar „rece” care interacționează cu plasma ambientală, se încheie cu crearea unei unde de șoc relativist care, la rândul său, accelerează particulele la energii extrem de mari, 1 TeV sau mai mult. Căldura în aceste particule este apoi „răcită” pe măsură ce fotonii lovește electroni și positroni cu mișcare rapidă. Acest efect de împrăștiere Compton invers inversează energia amplificând frecvența fotonilor. Pur și simplu spus, fotonii de „lumină vizibilă” cu energie scăzută sunt sporiți la niveluri de energie mult mai ridicate - unele atingând regiunea de terra-electron volt din raza gamma superioară / raza cosmică inferioară.
În timp ce pulsarul se îndepărtează de stelarul primar, acesta întâlnește din ce în ce mai puține particule încărcate, în timp ce densitatea fotonilor de lumină vizibilă de la steaua centrală se încadrează și ea. Pe măsură ce se întâmplă, împrăștierea fotonilor este redusă și radiația sincrotronă începe să domine. Din această cauză, razele X de nivel inferior de putere încep să domine semnătura energetică a sistemului pe măsură ce pulsarul încetinește și se îndepărtează de stea.
În cele din urmă, există două perioade pe orbita pulsars, unde traversează planul ecuatorial al discului circumstanțial al gigantului albastru. Aceste puncte de tranziție pot avea ca rezultat crearea de numeroși fotoni, electroni, pozitroni și supra-energizați, chiar și unii protoni. Pe măsură ce sunt create particule accelerate relativist, ele la rândul lor interacționează cu o regiune capabilă să creeze o multitudine de alte particule capabile să se descompună în fotoni cu energie mare și alte particule.
Din lucrarea publicată pe 13 iunie 2005, „Până în prezent, înțelegerea teoretică a acestui sistem complex, care implică vânturi pulsare și stelare interacționând între ele este destul de limitată din cauza lipsei observațiilor constrângătoare.” Dar acum din cauza IACTS (imagini telescoape atmosferice Cherenkov), cum ar fi H.E.S.S., astronomi sunt acum capabili să rezolve multe noi surse apropiate de raze gamma de mare energie din alte sisteme, cum ar fi PSR B-1259-63 / SS 2883.
În sistemul PSR B-1259-63 / SS 2883, natura pare să fi furnizat astronomi - și fizicieni - cu propria versiune a unui accelerator de particule de energie super-înaltă - unul din fericire bine conținut și la o distanță sigură de Pământ.
Scris de Jeff Barbour
