Письмо ректору

  Телефонный   справочник

    Электронная     почта

  Министерство науки и высшего образования РФ
5-100.png Программа повышения конкурентоспособности
Противодействие коррупции
Наука и образование против террора
Диссертационные советы
Российский студенческий центр
Социальный навигатор
Оформление социальной студенческой карты
Study in Russia
NEVOD.png Уникальная научная установка НЕВОД
TEMP.png Турнир «ТеМП 2018»
50x75.png Международная олимпиада для студентов
Олимпиада «Я - профи»
eend_fond.png Эндаумент-фонд НИЯУ МИФИ



Новости университета



02.03.2012

Пресс-релиз статьи

«Холодный» ветер релятивистской плазмы от пульсара Краб генерирует пульсирующее гамма -излучение сверхвысокой энергии

 

            Пульсар Краб является ярчайшим источником гамма-излучения, от которого недавно было обнаружено пульсирующее гамма-излучение  сверхвысокой энергии.  Выпускники МИФИ Феликс Агаронян (Макс Планк институт  Ядерной физики, Германия; Дублинский институт передовых исследований, Ирландия), Сергей Боговалов (НИЯУ МИФИ, Россия)  и Дмитрий Хангулян (Институт космических исследований и аэронавтики, Япония) предложили объяснение этого излучения.  Оно основано на быстром ускорении ветра «холодных» электронов и позитронов, которое происходит на расстоянии от пульсара примерно равном  диаметру Земли (http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature10793.html).

            Пульсар Краб – быстро вращающаяся, сильно замагниченная нейтронная звезда, которая образовалась в результате взрыва сверхновой в созвездии Тельца в 1054 году.  Ее масса составляет 1.4-2 солнечных масс, а диаметр составляет 28-30 км.  Вместе с окружающей пульсар туманностью это один из наиболее тщательно исследованных астрономических объектов (Рис.1).

            Общепринято считать, что пульсары испускают релятивистский ветер электронов и позитронов (релятивистский аналог солнечного ветра), которые образуются в магнитосфере пульсара. Эволюция ветра проходит три последовательных процесса(Рис. 2):  в пределах 1000 км от пульсара энергия вращения почти полностью трансформируется в энергию  электромагнитного поля ветра, которая затем трансформируется в энергию поступательного движения частиц ветра, т. е. происходит ускорение частиц ветра.  В конце концов ветер останавливается давлением  межзвездной среды с образованием ударной волны на расстоянии 0.3 световых года от пульсара.  В результате этих процессов  электроны и позитроны ускоряются до экстремально высоких энергий образуя  пространственно распределенный источник: Крабовидную туманность.  Все три процесса должны происходить с невероятно высокой эффективностью (близкой к 100%) для того, чтобы объяснить наблюдения.

            Пульсар Краб и Крабовидная туманность являются ярчайшими гамма-источниками.  В то время как пульсар излучает преимущественно в области гамма-квантов высоких энергий,  Крабовидная туманность излучает в основном  гамма-кванты сверхвысокой энергии.  А ветер, который переносит энергию от пульсара  в Крабовидную туманность остается  до сих пор «невидимой субстанцией».  Удивительно, но несмотря на релятивистские скорости ветра,  в системе отсчета, связанной с поступательным движением ветра, электроны являются холодными.  Они движутся  вместе с магнитным полем ветра и не производят синхротронного излучения.  Тем не менее, ветер может излучать гамма-кванты сверхвысокой энергии за счет механизма обратного Комптоновского рассеяния релятивистских электронов    и позитронов на рентгеновских фотонах, излучаемых в магнитосфере пульсара и/или поверхностью нейтронной звезды.  В статье, опубликованной в Nature, Феликс Агаронян, Сергей Боговалов  и Дмитрий Хангулян ( все являются выпускниками МИФИ, а С.В. Боговалов в настоящее время является профессором каф. № 10  НИЯУ МИФИ)  показали, что недавние  удивительные  наблюдения пульсирующего гамма-излучения сверхвысокой энергии от Краба атмосферными Черенковскими телескопами  VERITAS и MAGIC  лучше всего объясняются обратным Комптоновским рассеянием.  Пульсирующие рентгеновские фотоны пульсара взаимодействуют с  релятивистскими электронами ветра преимущественно в области их ускорения.  Ветер, таким образом, является источником пульсирующего гамма-излучения и это объясняет  наблюдения  при варьировании всего трех параметров: места ускорения ветра, максимальной энергии ускорения и уровня анизотропии ветра, которые определяются наблюдениями практически однозначно.

            Если предложенная интерпретация верна, тогда регистрация пульсирующего гамма-излучения означает первое наблюдательное свидетельство образования «холодного» электрон-позитронного ветра от пульсара Краб.  Новые данные позволяют нам локализовать в довольно узкой области место ускорения ветра и оценить темп с которым энергия электромагнитного поля трансформируется в кинетическую энергию поступательного движения ветра.  Ускорение ветра должно происходить резко в узкой цилиндрической зоне  радиусом от 20 до 50 тысяч километров от оси вращения.  Интересно, что хотя ускорение ветра до сверхвысоких энергий укладывается в общепринятую точку зрения,  требование быстрого ускорения ветра в узкой области и на небольших расстояниях от пульсара является вызовом для теоретиков.


Рис. 1: Крабовидная туманность (М1) в созвездии Таурус. Изображение получено  орбитальным Хаббловским телескопом (левая панель).  На правой панели показано наложение изображение центральной части Крабовидной туманности в видимом свете (красный) и рентгеновских лучах (голубой) с пульсаром в центре.  На расстоянии  0.3 световых года от пульсара ветер сталкивается с окружающей его туманностью (Источник: NASA)

  


Рис.2.  Схематическая эволюция пульсарного ветра (электронов и позитронов). Гамма-кванты высоких энергий (γ) образуются в зоне ускорения за счет обратного Комптоновского рассеяния пульсарного ветра на рентгеновских фотонах (X).

 

 


Количество показов: 5470

Возврат к списку


Добавить комментарий