Astronomii au urmărit un pulsar din apropiere, cu un halou ciudat în jurul său. Acest pulsar ar putea răspunde la o întrebare care îi încurcă pe astronomii nedumerați de ceva timp. Pulsarul se numește Geminga și este unul dintre cei mai apropiați pulsari de pe Pământ, la aproximativ 800 de ani lumină în constelația Gemeni. Nu numai că este aproape de Pământ, dar Geminga este foarte luminos și în razele gamma.
Halo în sine este invizibil pentru ochii noștri, evident, deoarece este în lungimile de undă gamma. (Telescopul spațial al radiațiilor Gamma de la NASA l-a descoperit.) Dar este mare, care acoperă cât mai mult din cer până la 40 de luni lungi.
Halo-ul ar putea fi responsabil pentru unele activități din cartierul nostru: există o abundență de materie anti-materie în apropierea Pământului, iar prezența sa a încurcat oamenii de știință timp de un deceniu.
"Analiza noastră sugerează că acest pulsar ar putea fi responsabil pentru un puzzle de zece ani despre motivul pentru care un tip de particule cosmice este neobișnuit de abundent în apropierea Pământului", a declarat Mattia Di Mauro, astrofizician la Universitatea Catolică din America din Washington și Goddard Space din NASA Centrul de zbor din Greenbelt, Maryland. „Sunt positroni, versiunea antimaterie a electronilor, care vin dincolo de sistemul solar.”
Un pulsar este rămășița unei stele masive care a fost supranova. Geminga este rezultatul unei explozii de supernova în urmă cu aproximativ 300.000 de ani în constelația Gemeni. Este o stea rotativă cu neutroni, care este orientată într-un anumit fel către Pământ, astfel încât energia sa este îndreptată spre noi, ca un far măturat.
Un pulsar este înconjurat în mod natural de un nor de electroni și pozitroni. Acest lucru se datorează faptului că o stea cu neutroni are un câmp electromagnetic intens, cel mai puternic dintre orice obiect cunoscut. Câmpul super-puternic scoate particulele de pe suprafața pulsarului și le accelerează până la o viteză aproape de lumină.
Aceste particule cu mișcare rapidă, inclusiv electronii și omologii lor anti-materie, pozitronii, sunt raze cosmice. Deoarece razele cosmice au o sarcină electrică, acestea sunt supuse efectelor câmpurilor magnetice. Deci, până când razele cosmice ajung pe Pământ, astronomii nu își pot identifica sursa.
În ultimul deceniu sau cam așa ceva, diferite observatorii și experimente au detectat mai mulți pozitroni cu energie ridicată în apropierea noastră decât se aștepta. Telescopul spațial cu raze Gamma de la NASA, Spectrometrul alfa al NASA și alte experimente le-au detectat. Oamenii de știință se așteptau ca pulsarii din apropiere, inclusiv Geminga, să fie sursa. Dar, din cauza modului în care acele pozitroni sunt afectate de câmpurile magnetice, nu a putut fi dovedit.
Până în 2017.
În acel an, Observatorul cu raze gamma de mare altitudine Cherenkov (HAWC) a confirmat ce au descoperit unele detecții la sol: un mic, dar intens halo cu raze gamma în jurul Geminga. HAWC a detectat energii în structura halo de 5 - 40 TeV sau Tera-electron Volts. Aceasta este lumină, cu trilioane de ori mai multă energie decât ochii noștri.
Inițial, oamenii de știință au crezut că halo cu energie ridicată este cauzat de electroni accelerati și de pozitroni care se ciocnesc cu lumina stelelor, ceea ce le-ar spori energia și le-ar face super strălucitoare. Atunci când o particulă încărcată transferă o parte din energia sa către un foton, aceasta este numită împrăștiere Inverse-Compton.
Dar echipa care utilizează HAWC pentru a observa Geminga și halo-ul său a ajuns la o concluzie: acei pozitroni cu energie mare vor ajunge doar foarte rar pe Pământ, pe baza mărimii halo. Deci, a trebuit să existe o altă explicație pentru abundența de pozitroni de lângă Pământ.
Oamenii de știință care studiază prezența pozitronilor în apropierea Pământului nu i-au încrucișat încă locurile de pe listă. Și ca pulsar strâns și luminos, Geminga încă le-a atras interesul.
Mattia Di Mauro a condus o echipă mică de oameni de știință care studiază datele unui Geminga de la un deceniu de date ale telescopului de mare suprafață (LAT.) LAT observă o lumină energetică mai mică decât HAWC. Di Mauro este autorul principal al unui nou studiu care prezintă aceste constatări. Studiul este intitulat „Detecția unui hal? A-ray în jurul Geminga cu datele Fermi-LAT și implicațiile pentru fluxul de pozitron.” Lucrarea este publicată în Physics Review.
Unul dintre coautorii lucrării este Silvia Manconi, cercetătoare postdoctorală la Universitatea RWTH Aachen din Germania. Într-un comunicat de presă, Manconi a spus: „Pentru a studia halo, a trebuit să scădem toate celelalte surse de raze gamma, inclusiv lumina difuză produsă de coliziunile razelor cosmice cu norii de gaz interstelar. Am explorat datele folosind 10 modele diferite de emisie interstelară. ”
Odată ce echipa a scăzut toate celelalte surse de raze gamma pe cer, datele au scos la iveală o vastă structură alungită; un halou în jurul Geminga. Structura energetică ridicată a acoperit 20 de grade pe cer la 20 de miliarde de electroni volți și o zonă și mai mare la energii mai mici.
Coautorul studiului Fiorenza Donato este de la Institutul Național Italian de Fizică Nucleară și de la Universitatea din Torino. În comunicatul de presă, Donato a spus: „Particulele cu energie inferioară se deplasează mult mai departe de pulsar înainte de a trece la lumina stelelor, de a transfera o parte din energia lor către ea și de a stimula lumina la razele gamma. Acesta este motivul pentru care emisia de raze gamma acoperă o suprafață mai mare la energii mai mici ”, a explicat Donato. „De asemenea, halo-ul lui Geminga este alungit parțial din cauza mișcării pulsarului prin spațiu.”
Echipa a comparat datele LAT cu datele HAWC și a concluzionat că seturile de date corespund. Ei au descoperit, de asemenea, că Geminga strălucitoare, din apropiere, ar putea fi responsabil pentru cât mai mult de 20% din pozitronii cu energie mare pe care experimentul AMS-02 le-a observat. Extrapolând de la aceasta la toate emisiile de pulsare cumulate în Calea Lactee, echipa spune că pulsars rămân cea mai bună explicație pentru misterul original: sursa tuturor acelor pozitroni din apropierea Pământului.
„Lucrarea noastră demonstrează importanța studierii surselor individuale pentru a prezice modul în care acestea contribuie la razele cosmice”, a spus Di Mauro. „Acesta este un aspect al noului domeniu, numit astronomie multimessenger, unde studiem universul folosind mai multe semnale, precum razele cosmice, pe lângă lumină.”
Mai Mult:
- Comunicat de presă: Misiunea Fermi a NASA Link-uri în apropiere de raza gamma „Halo” de la Pulsar la Antimaterie
- Document de cercetare: Detectarea unui ha-? -Ray în jurul Geminga cu datele Fermi-LAT și implicațiile pentru fluxul de pozitroni
- Wikipedia: Compton Scattering
