Ученые обнаружили самый высокоэнергетический свет, излучаемый звездой, диаметром в несколько километров - «Наука и технологии»

Ученые-астрономы, работающие с обсерваторией MAGIC (Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov), сообщили об обнаружении самых высокоэнергетических среди известных ученым импульсов излучения, источником которых является нейтронная звезда, находящаяся в центре сверхновой 1054 A.D., которая известна под названием пульсара Краба. Этот пульсар является остатком звезды, взрыв которой породил Крабовидную туманность. Пульсар имеет массу, в 1.5 раза превосходящую массу Солнца, сконцентрированную в теле, диаметром всего в 10 километров. Пульсар вращается со скоростью 30 оборотов в секунду и он окружен сильнейшим магнитным полем, напряженность которого превышает напряженность магнитного поля Солнца в десять тысяч миллиардов раз.

Магнитное поле, формирующее магнитосферу нейтронной звезды, столь сильно, что электрические заряды, циркулирующие в теле звезды, вращаются синхронно с ее поверхностью. Вращение магнитного поля, в свою очередь, создает сильное электрическое поле, которое в буквальном смысле отрывает электроны от поверхности, ускоряет их и формирует потоки высокоэнергетических электронов, направленные в пространство. Эти потоки электронов являются источником излучения различных длин волн, которые регистрируются радиотелескопами каждый раз, когда направление луча электронов совпадает с направлением на Землю.

В 2011 году обсерватории MAGIC и VERITAS обнаружили в излучении пульсара очень высокоэнергетические фотоны. "Мы провели массу тщательных исследований пульсара Краба при помощи обсерватории MAGIC, направленных на выявление процессов, стоящих позади этого явления" - рассказывает Эмма де Она Вилхелми (Emma de Ona Wilhelmi), ученая из Института исследований космоса (Institute of Space Sciences, IEEC-CSIC), Барселона, Испания, - "Также мы измерили уровень энергии этих фотонов. Полученные нами значения, находящиеся на уровне нескольких тераэлектронвольт (ТэВ), в несколько раз превышают значения, полученные в ходе предыдущих исследований. И это ломает все теоретические модели, описывающие процессы, происходящие в нейтронных звездах".

Высокоэнергетические фотоны прибывают к Земле в виде двух сфокусированных лучей, которые, согласно теории, должны образоваться где-то вдалеке от нейтронной звезды, на дальнем конце ее магнитосферы или еще дальше, в пределах потоков заряженных частиц, разогнанных до релятивистских скоростей, которые циркулируют в районе пульсара. Самым интересным является то, что лучи высокоэнергетических фотонов прибывают одновременно с лучами радио- и рентгеновского излучения, которые образуются, как известно, в пределах магнитосферы звезды. Столь четкая синхронизация лучей излучения различных диапазонов и различных энергий указывает на то, что необычно яркий источник микроволнового излучения занимает очень небольшую область в пространстве, окружающем нейтронную звезду.

"Вопрос о том, где и как формируются лучи высокоэнергетических фотонов, остается тайной, которая совершенно не укладывается в существующие теории и модели" - рассказывает Дэвид Каррето Фидэлго (David Carreto Fidalgo), ученый из мадридского университета Комплутенсе (Complutense University of Madrid), - "Эффекты, проявлением которых являются вышеупомянутые лучи, лежат где-то за пределами понимания современной физики".

Следует заметить, что пульсар Краба, наряду с нашим Солнцем, является одним из наиболее подробно исследованных в различных энергетических диапазонах космических объектов. Он расположен на расстоянии 6500 световых лет от Земли в центре намагниченной туманности, располагающейся в области созвездия Тельца. Пульсар Краба - один из самых мощных пульсаров в нашей галактике, а излучаемые им высокоэнергетические фотоны имеют энергию, в несколько миллиардов раз превышающую энергию фотонов видимого света.

Обсерватория MAGIC является наземным гамма-телескопом, расположенным на Канарских островах. Основу системы составляют два телескопа Черенкова, диаметр зеркала одного из которых составляет 17 метров. Эти телескопы способны увидеть одновременно десятки миллиардов потоков гамма-лучей, энергия которых в десятки триллионов раз превышает энергию лучей видимого света. Обсерватория MAGIC была построена совместными усилиями более чем 160 организаций из Германии, Испании, Италии, Швейцарии, Польши, Финляндии, Болгарии, Хорватии, Индии и Японии.