Разрешена одна из загадок космических лучей
Monogem Ring. Изображение в рентгеновских лучах, полученное со спутника ROSAT с сайта www.nrao.edu
Используя мощнейшую межконтинентальную систему из 10 радиотелескопов, позволяющую добиваться рекордных разрешений, так называемую Very Long Baseline Array (VLBA, радиоинтерферометр со сверхдлинной базой) международная группа астрофизиков под руководством Уолтера Брайскена (Walter Brisken) из американской Национальной радиоастрономической обсерватории (National Radio Astronomy Observatory - NRAO) смогла точно определить расстояние до пульсара PSR B0656+14 прямым методом - с помощью ежегодного параллакса (видимое относительное смещение космических объектов при движении Земли вокруг Солнца). Казалось бы, в одной-единственной цифре не может быть ничего выдающегося, однако это позволило не только разрешить споры о месте рождения данного пульсара и определить размер его нейтронной звезды (а стало быть, уточнить физическую модель этого объекта), но и, возможно, открыть одну из важнейших тайн космических лучей.
Пульсар PSR B0656+14 находится в созвездии Близнецов, в центре кольцеобразного остатка взрыва сверхновой, который располагается на границе созвездия Близнецов и соседнего созвездия Единорога (объект зовется Monogem Ring). Как известно, пульсары представляют собой сверхплотные, быстро вращающиеся нейтронные звезды, остающиеся от взрывов массивных звезд. Следовательно, логично было предположить, что Monogem Ring и представляет собой такую типичную сброшенную оболочку сверхновой, продукт космического катаклизма, породившего именно пульсар PSR B0656+14, то есть генетически они связаны. Однако ранее астрономы, использующие косвенные методы определения расстояния до пульсара, сделали вывод о том, что сам пульсар находится на расстоянии почти в 2500 световых лет от Земли, а остаток новой звезды расположен лишь в 1000 световых лет от нас, то есть в 2,5 раз ближе. Получалось, что эти два объекта никак не связаны, а просто случайно оказались в одной и той же области неба.
Теперь все встало на свои места. "Наши измерения показали, что пульсар расположен приблизительно в 950 световых годах от Земли, то есть по существу это то же самое расстояние, на котором расположен и остаток сверхновой звезды, - говорит Стив Торсетт (Steve Thorsett) из Калифорнийского университета в Санта-Круз (University of California, Santa Cruz). - Это значит, что два объекта почти наверняка были созданы в результате одного и того же взрыва сверхновой".
Решив эту проблему, астрономы обратились к непосредственному изучению нейтронной звезды. Используя разнообразные данные от различных телескопов и вооруженные знанием истинного расстояния, они заключили, что нейтронная звезда имеет диаметр 16-25 миль (25-40 км, и в таком небольшом объекте заключена масса целого Солнца).
Дальнейшее изучение этого пульсара, возможно, способно дать ответ на давний вопрос о наблюдаемом, но так и не объясненном удовлетворительно избытке космических лучей в доступном нам пространстве.
Космические лучи - это поток заряженных субатомных частиц и атомных ядер высоких энергий (в основном это протоны (90%) и альфа-частицы - ядра гелия (7%)), пронизывающий весь космос. Ударные волны, возникающие в процессах взрывов сверхновых, считаются основным источником этих частиц. Ученые, измеряющие энергию космических лучей, давно обратили внимание на избыток таких лучей в определенном энергетическом диапазоне (речь идет о характерном изломе или "колене" в спектре первичного (т.е. пришедшего непосредственно из космоса в отличие от вторичных КЛ, возникающих за счет столкновений с ядрами атомов земной атмосферы) космического излучения при энергии около 3x1015 эВ, обнаруженном в середине прошлого века советскими физиками). Некоторые исследователи предположили, что этот излишек мог бы давать единственный остаток сверхновой приблизительно в 1000 световых лет от нас, взрыв которой произошел около 100 тыс лет назад. Основная трудность с этой гипотезой состояла в том, что не было ни одного приемлемого кандидата на роль источника.
Теперь он есть. "Наши измерения помещают PSR B0656+14 и Monogem Ring в "правильное" место, причем объекты имеют и вполне подходящий возраст, чтобы быть тем самым важным источником этого излишка космических лучей", - заявил Брайскен.
С VLBA астрономы со временем ожидают даже повысить точность определения расстояний. "Этот пульсар становится превосходной лабораторией для того, чтобы развивать с его помощью астрофизику и ядерную физику", - говорит Торсетт. Надо сказать, что эта группа астрофизиков давно и целенаправленно ищет связь пульсара PSR B0656+14 с аномалией в спектре КЛ.
Источники:
Distance Measurement Solves Astrophysical Mysteries - Press Release National Radio Astronomy Observatory
Pulsar PSR B0656+14, the Monogem Ring, and the Origin of the 'Knee' in the Primary Cosmic Ray Spectrum - arXiv
The distance and radius of the neutron star PSR B0656+14 - arXiv
Astronomers Pinpoint Pulsar Location - Scientific American
Обсудить
Справка
Нейтронные звезды
- очень компактные и плотные объекты с массами около полутора солнечных и радиусом порядка 10 километров. Плотность в центре такой "звезды" в несколько раз превышает ядерную. В основном нейтронные звезды состоят из вырожденных нейтронов с малой примесью вырожденных протонов и электронов и только самые внешние слои - твердая кора - содержат железо с примесью Cr, Ni, Co. Гидростатическое равновесие в них поддерживается давлением вырожденного нейтронного газа. Образование нейтронных звезд происходит в процессе гравитационного коллапса на конечных стадиях эволюции достаточно массивных звезд (в несколько раз превышающих массу Солнца). Большинство известных на сегодня нейтронных звезд являются пульсарами (обнаружены в 1967 году).
Дословно
Уолтер Брайскен
(об определении точного расстояния до пульсара PSR B0656+14)
Получение точного расстояния до этого пульсара сулит нам настоящее золотое дно.
Статьи по теме
Разрешена одна из загадок космических лучей
Казалось бы, в одной-единственной цифре не может быть ничего выдающегося, однако это позволило не только разрешить споры о месте рождения пульсара и определить размер его нейтронной звезды (а стало быть, уточнить физическую модель этого объекта), но и, возможно, открыть одну из важнейших тайн космических лучей.
Микроквазар ворвался в нашу Галактику из соседнего шарового скопления
Астрономы проследили путь нейтронной звезды и ее спутника, звезды-компаньона, вещество которой нейтронная звезда активно поглощает (Скорпион X-1). В настоящее время эта парочка мчится через нашу Галактику, но ученые считают, что она присоединилась к Млечному пути около 30 миллионов лет назад, а до этого была выброшена из удаленного звездного кластера.
Копейкина опровергают американцы, но Эйнштейн пока не пострадал
Альберт Эйнштейн, возможно, был прав, постулировав, что скорость гравитации равна скорости света, но вопреки заявлению Копейкина и Фомалонта, сделанному ими в самом начале этого года, это положение все еще не доказано экспериментально. Очередной удар по позициям нашего соотечественника Сергея Копейкина нанесли специалисты из Лаборатории Беркли.
Сверхновые - это взрывающиеся яйца
Взрывные волны от сверхновых имеют форму яйца, они вовсе не строго сферичны, как считалось ранее. Этот факт - то есть обнаружение такой небольшой асимметрии в процессах звездных взрывов - может сделать сверхновые еще более точным инструментом для измерений расстояний в космосе и для уточнения параметров таинственной антигравитации - темной энергии, заполняющей Вселенную.
Super-WIMPs: темная материя может оказаться необнаружимой в принципе
90 % всей материи Вселенной не просто скрывается в виде "не испускающего свет" вещества, а содержится в форме частиц, названных super-WIMPs (сверхслабо- взаимодействующие массивные частицы), перед которыми, в отличие от "просто" WIMPs, совершенно бессильны все известные способы обнаружения темного вещества.
Астрономы обнаружили "потерявшиеся" барионы
Астрономы обнаружили новый тип разогретого межгалактического газа, с помощью которого можно локализовать невидимое присутствие темного вещества во Вселенной. Газовое облако, в триллион раз массивнее, чем наше Солнце, и в 150 раз более горячее, окружает нашу местную группу галактик, в которую входит Млечный путь, туманность Андромеды и еще приблизительно 30 мелких галактик.
Обнародован "портрет" юной Вселенной, полученный зондом WMAP
Новые данные от зонда WMAP обеспечили космологов информацией, позволяющей нарисовать реальную картину раннего этапа в развитии Вселенной. Кроме того, определен возраст нашего мира с беспрецедентной точностью. Он составляет 13,7 млрд лет. Самое большое удивление ученые испытали, когда при анализе данных выяснилось, что первая генерация звезд появилась спустя всего лишь 200 млн лет после Большого взрыва.
Первые звезды не были одиноки: астрономы нашли небывало древнюю планету
Астрономы нашли самую древнюю и самую далекую из всех известных на сегодняшний момент планет. Она движется по орбите вокруг двойной квазизвездной системы в созвездии Скорпиона на расстоянии 5 600 световых лет от Земли. Новое открытие дарит нам надежду, что и в нашей Галактике формирование планет, возможно, началось гораздо раньше, чем о том говорят современные теории, а своими планетными системами при этом обладают едва ли не все звезды.
Туманность Карандаша: занавес театра смерти
Новое изображение так называемой "Туманности Карандаша" получено с помощью космического телескопа "Хаббл". Самое поразительное в этой картине - цвета и подробная структура туманности. Объект, вошедший в кадр, представляет собой всего лишь малую часть гигантского остатка давно взорвавшейся звезды. Приблизительно 11 тыс лет назад звезда, расположенная в те времена на месте этой туманности в южном созвездии Парус, внезапно вспыхнула, и в земных небесах какое-то время она сияла в 250 раз ярче Венеры.
Первые экзопланеты земного типа найдены около пульсара
До настоящего времени поиск планет вне Солнечной системы приводил, к немалому разочарованию ученых, к обнаружению лишь огромных газовых гигантов, близких по размеру к Юпитеру и Сатурну, а внутренние планеты, подобные Земле и Марсу, были недоступны современной технике. Но вот теперь астрономы впервые однозначно идентифицировали планеты, масса которых только в 4,3 и 3,0 превышает массу Земли. Еще идет речь о третьей планете, масса которой составляет две лунные массы.
Обнаружен пепел первых звезд
Недавние наблюдения с использованием космического телескопа "Хаббл" доказывают, что первые звезды сформировались спустя всего лишь 200 млн лет после Большого взрыва. Таким образом, промежуток времени от начала Вселенной до первых звезд оказался гораздо короче, чем давали прежние теории, но находится в полном согласии с данными, полученными от зонда WMAP. Наличие железа и, косвенно, всех других более легких элементов, показывает, что основные компоненты для планет и возможной жизни на них присутствовали очень рано в истории Вселенной. Это намного раньше, чем возникла Земля.
"Хаббл": Потрясающие картины таинственного "звездного нарыва"
Когда произошло "извержение" ничем до того не примечательного объекта V838 в созвездии Единорога, то на какое-то время он стал самой яркой звездой во всем Млечном пути. В отличие от обычной новой она просто очень сильно расширилась, чтобы оставаться при этом сравнительно "прохладным", но очень ярким сверхгигантом. Это небывалая метаморфоза бросает вызов укоренившимся за последнее время в астрофизике взглядам на эволюцию звезд.
Кокон вокруг миллисекундного пульсара Черная Вдова
Изображение таинственного пульсара Черная Вдова, полученное "Чандрой", позволило разглядеть удлиненный "кокон" из высокоэнергетических частиц вокруг этого объекта. Таким образом, подтверждается теория, согласно которой даже относительно слабо намагниченные старые нейтронные звезды могут производить мощные электромагнитные поля и ускорять частицы до высоких энергий, если они вращаются достаточно быстро.
Новости по теме
