Зарегистрирована рекордно высокая энергия гамма-излучения пульсара

Черенковские телескопы VERITAS, наблюдавшие за пульсаром в Крабовидной туманности, зафиксировали не описываемое современными теоретическими моделями импульсное гамма-излучение с энергией, превышающей 100 ГэВ.

Интернациональная группа астрономов зарегистрировала импульсное гамма-излучение пульсара PSR B0531+21, которое имело рекордную энергию, превышающую 100 ГэВ.

Пульсары, напомним, были обнаружены более 40 лет назад и в наше время считаются быстро вращающимися намагниченными нейтронными звёздами. В их магнитосферах, вращающихся вместе со звёздами, заряженные частицы ускоряются до релятивистских энергий и испускают излучение, попадающее в диапазон от радиоволн до гамма-лучей. Составить детальное описание этого процесса, которое устраивало бы большинство специалистов, пока не удаётся: существует несколько весьма убедительных моделей, отличающихся друг от друга по расположению области ускорения частиц.

PSR B0531+21, расположенный в Крабовидной туманности на расстоянии в 6 500 ± 1 600 световых лет от Земли, представляет собой остаток сверхновой, наблюдавшейся ещё в 1054 году. Период его вращения составляет ~33 мс, а индукция магнитного поля на поверхности — 3,8•1012 Гс. Попытки обнаружить высокоэнергетичное гамма-излучение PSR B0531+21 предпринимались и раньше, но зарегистрированная энергия до настоящего момента не превосходила 25 ГэВ.

Массив VERITAS и импульсное гамма-излучение PSR B0531+21 (иллюстрация José Francisco Salgado).
Массив VERITAS и импульсное гамма-излучение PSR B0531+21 (иллюстрация José Francisco Salgado).

Участники нового исследования провели наблюдения пульсара с помощью массива из четырёх черенковских телескопов VERITAS, размещённых в Аризоне. В фокальной плоскости каждого телескопа находится камера, составленная из 499 фотоэлектронных умножителей и отмечающая «ливни частиц» в атмосфере по коротким вспышкам черенковского излучения. Причиной появления таких «ливней» может быть гамма-излучение или космические лучи.

Наблюдения растянулись на четыре года, а общая их длительность достигла 107 часов. Никаких сомнений в том, что обнаруженное VERITAS импульсное гамма-излучение в диапазоне энергий 100–400 ГэВ связано с PSR B0531+21, быть не может: период импульсов соответствует результатам измерений, выполненных ранее в рентгеновской и радиочастотной областях спектра.

Подобное гамма-излучение не описывается в современных моделях пульсаров. Вероятность того, что гамма-кванты хорошо известного теоретикам изгибного излучения, испускаемые электронами, которые движутся вдоль искривлённых силовых линий магнитного поля, достигают энергии, превышающей 100 ГэВ, чрезвычайно мала. Объяснить новые результаты могло бы обратное комптоновское рассеяние фотонов на электронах, в результате которого энергия фотонов увеличивается, но эту гипотезу ещё нужно будет тщательно проверить.

Полная версия отчёта опубликована в журнале Science; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.

Подготовлено по материалам Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики.

8 Октября 2011, 3:59    Den    6135    0

Нет комментариев.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите или зарегистрируйтесь пожалуйста.