07 октября 2011 года в журнале «Scince» (VOL 334, ISSUE 6052) (стр.69-72) (http://science.sciencemag.org/...) была опубликована сенсационная информация о том, что специалистами обсерватории имени Уипла при помощи радио-телескопа VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System) были обнаружены аномально высокие пульсации гамма-лучей, имеющие энергию свыше 100 ГэВ (гигаэлектронвольт), исходящих от звезды-пульсара, находящейся в Крабовидной туманности (созвездие Тельца). Вышеуказанная информация также была опубликована и на сайте самой обсерватории http://veritas.sao.arizona.edu. (http://veritas.sao.arizona.edu....
Чтобы понять феноменальность для современной науки указанного события, совершим небольшой экскурс в историю изучения звёздного неба в гамма-диапазоне, а также разберёмся в деталях наблюдаемого процесса.
Для справки
VERITAS – наземный радиотелескоп, состоящий из 4-х оптических 12-метровых отражателей гамма-лучей, который позволяет исследовать космос в гамма диапазоне излучения с энергией фотонов от 50 миллиардов электронвольт (гигаэлектронвольт или ГэВ, 10^9 эВ) до 50 триллионов электронвольт (тераэлектронвольт или ТэВ, 10^12 эВ). (http://veritas.sao.arizona.edu) Он был построен в 2007 году и на данный момент находится в ведении обсерватории имени Уиппла (https://ru.wikipedia.org/wiki...) , расположенной в южной Аризоне (США).
Чтобы понимать соотношение измеряемых энергий для сравнения можно привести, что один ТэВ (тераэлектронвольт) приблизительно равен кинетической энергии летящего комара. (http://cms.web.cern.ch/content... — CMS Collaboration, CERN: «Electronvolt (eV): A unit of energy or mass used in particle physics»). Но в применении к элементарной частице, это невероятная энергия.
История вопроса
В виду сложности создания источника гамма-лучей достаточной мощности в земных условиях, для астрофизиков чрезвычайно интересны космические объекты, излучающие в гамма-диапазоне. До сих пор считалось, что высокоэнергетические гамма-лучи связаны с взрывающимися звездами (сверхновыми), пульсарами, квазарами и черными дырами, а не обычными звездами или галактиками.
В виду того, что электромагнитное излучение, такие как гамма и рентгеновские лучи, не проникают через атмосферу Земли, для их изучения используют орбитальные телескопы, находящиеся над атмосферой, что накладывает серьёзные ограничения на размеры отражателя телескопа и является чрезвычайно затратным процессом. Кроме того, поток очень высоких энергий (VHE) гамма-излучения (энергии выше ~ 100 ГэВ) настолько мал, что даже самые крупные космические гамма-телескопы не могут уловить достаточное количество фотонов, чтобы обнаружить источники этого излучения.
Около 50 лет назад, было обнаружено, что высокоэнергетические гамма-лучи (и космические лучи) могут быть обнаружены с Земли при помощи вторичного излучения, которое они производят при входе атмосферу. Вторичное излучение образуется в виде краткой вспышки синего света. Данный эффект был назван в честь русского физика Павла Черенкова. Испускаемый такой вспышкой свет является чрезвычайно слабым и может быть обнаружен только ночью при ясном небе. И хотя длительность вспышки всего несколько миллиардных долей секунды, она может быть обнаружена при помощи больших оптических световых коллекторов, оснащенных фотоэлектронным умножителем (ФЭУ).
На данный момент изучение космических гамма-лучей занимает большую часть астрономических исследований. Это фундаментальные исследования, которые помогают глубже понять Вселенную и её устройство.
(http://veritas.sao.arizona.edu...)
А что собственно происходит?
Крабовидная туманность образовалась в результате взрыва сверхновой звезды и стала видима на Земном небосводе 4 июля 1054 года. Сокращённое обозначение звезды в её центре - SN 1054 , или Super Nova (сверхновая), появившаяся на небосклоне в 1054 году, а сама туманность обозначается индексом М1 (М1, NGC 1952, Taurus A). Свечение от её взрыва было настолько интенсивным, что данное небесное явление было видно даже днём на протяжении 3 недель. Примечательно, что на месте взорвавшейся звезды образовалась нейтронная звезда – пульсар, которая имеет диаметр около 25 километров, вращается со скоростью 30 оборотов в минуту и испускает излучение в радио и гамма диапазоне (пульсирует). Сама туманность М1 видна в конце осени даже в бинокль.
Расширение звёздного газа туманности после взрыва сверхновой звезды распространилось примерно на 11 световых лет в диаметре и продолжается до сих пор со скоростью от 700 до 1500 км/с. При этом, что примечательно, расширение не замедляется, а нарастает с ускорением примерно 0,0012 см/с2, что приводит учёных в замешательство, ведь для поддержания подобного ускорения необходима мощность 4*10^38 эрг/с, тогда как считается, что полная мощность электромагнитного излучения пульсара равняется примерно 10^35 эрг/с . Остаётся загадкой, откуда звезда черпает дополнительную колоссальную энергию? Какие процессы там происходят? (http://femto.com.ua/articles/p...)
Отметим важную особенность, что взрыв сверхновой звезды и последующее образование Крабовидной туманности, происходили многие тысячи лет назад. Получается, что сейчас мы наблюдаем события, происшедшие в далёком прошлом, а именно то время что необходимо было преодолеть свету от взорвавшейся звезды до Земли. Путём несложных вычислений можно примерно вычислить настоящую дату произошедшего космического события.
Итак. Расстояние до Крабовидной туманности примерно 6500 световых лет (это расстояние которое свет проходит за 6500 лет). С 1054 года, по состоянию на 2017 год, прошло 963 года. 6500+963 = 7463 года, т.е. с момента настоящей вспышки сверхновой звезды до нашего времени прошло почти семь с половиной тысячелетий. Иными словами само событие произошло примерно в 5446-м году до н.э., но стало видимым на Земле лишь в 1054 году.
Интересно, что в энциклопедии Исконных Знаний книге «АллатРа» упоминается о Крабовидной туманности слудущее:
Анастасия: Кстати, о взрывах массивных звёзд... Вы знаете, интерес к астрономии и смежным наукам, у меня возник как раз после того, как вы рассказали, что во времена жизни и активной деятельности Агапита Печерского, в частности, летом 1054 года, на небе появилась яркая звезда, которая была видна даже днём. Вы тогда ещё уточнили, что это был свет, дошедший до Земли от взрыва сверхновой звезды, что находится в созвездии Тельца в нашей Галактике. Я прочитала, что остатки вспышки этой сверхновой звезды сейчас наблюдают в виде расширяющейся Крабовидной туманности и находящейся в её центре нейтронной звезды (пульсара), в которую превратилась вспыхнувшая звезда. Интересно, что луч радиоволн того самого пульсара и сейчас скользит по Земле, словно луч вращающегося маяка по морю в качестве сигнала для кораблей.
Удивительно, это была первая нейтронная звезда во Вселенной, которую учёные стали отождествлять с остатком сверхновой звезды. Меня изумило, что её размеры, как предполагают, всего 25 км, то есть практически звезда размером с город, а она питает энергией огромнейшую Крабовидную туманность. Плотность нейтронной звезды очень большая. Самое интересное, что в последнее время стали фиксировать неожиданно мощные вспышки гамма-излучения этого пульсара в Крабовидной туманности.
Ригден: В последнее время вообще много чего интересного происходит не только на планете, но и в космосе.
Анастасия: Да, процесс зарождения новых звёзд весьма интересен и познавателен...
В этом контексте действительно интересным и удивительным является заявление учёных, наблюдающих за усилением высокоэнергетических пульсаций, исходящих от пульсара Крабовидной туманности (оригинал):
We report the detection of pulsed gamma-rays from the Crab pulsar at energies above 100 Gigaelectronvolts (GeV) with the VERITAS array of atmospheric Cherenkov telescopes. The detection cannot be explained on the basis of present pulsar models. The photon spectrum of pulsed emission between 100 Megaelectronvolts (MeV) and 400 GeV is described by a broken power law that is statistically preferred over a power law with an exponential cut-off. The observation is unlikely to be explained by curvature radiation as the primary origin of gamma rays above 100 GeV. Our findings require that these gamma rays be produced beyond 10 stellar radii from the neutron star.
(http://veritas.sao.arizona.edu...)
Интересны выводы их наблюдений:
Мы сообщаем, что телескопом VERITAS было обнаружено импульсное гамма-излучение от пульсара Крабовидной с энергией свыше 100 гигаэлектронвольт (ГэВ). Обнаруженный факт не может быть объяснён при помощи нынешних моделей пульсаров. Фотонный спектр импульсного излучения в диапазоне от 100 мегаэлектронвольт (МэВ) до 400 гигаэлектронвольт (ГэВ ) описан нарушенным законом о силе, который статистически более предпочтителен закону о силе с экспоненциальной отсечкой. По наблюдению - первичное происхождение гамма-лучей с энергией свыше 100 ГэВ вряд ли пояснит кривая излучения. Наши выводы подразумевают, что излучаемые гамма-лучи, были образованы на расстоянии 10 звездных радиусов от нейтронной звезды.
А если посмотреть более детальные расчёты представленные в вышеуказанном журнале «Scince» (http://science.sciencemag.org/...), то излучающая область может доходить до 30-40 звёздных радиусов от пульсара.
Получается, что излучение исходит не от самого пульсара, а от сферы имеющей 10 (30-40) звёздных радиусов.
Не значит ли это, что совсем недалеко от нас по меркам Вселенной, идёт зарождение новой звезды, о чём и говорит невероятное усиление пульсации гамма-лучей исходящей от пульсара в центре Крабовидной туманности? Уверен, что ответ на этот вопрос мы получим в самом ближайшем будущем.
По материалам:
http://science.sciencemag.o...
http://veritas.sao.arizona....
Анастасия Новых "АллатРа" стр.23
http://femto.com.ua/article...
http://veritas.sao.arizona....
http://cms.web.cern.ch/cont...
https://ru.wikipedia.org/wi...
http://veritas.sao.arizona....
Оценили 4 человека
6 кармы