Εικόνα HESS του δυαδικού ζεύγους PSR B-1259-63 / SS 2883. Πιστωτική εικόνα: HESS. Κάντε κλικ για μεγέθυνση.
Το δυαδικό ζεύγος PSR B-1259-63 / SS 2883 βρίσκεται περίπου 5.000 έτη φωτός μακριά στη γενική διεύθυνση του αστερισμού Crux του νότιου ημισφαιρίου (ο Νότιος Σταυρός). Το ντουέτο αποτελείται από ένα πάλσαρ (PSR B-1259) και έναν τεράστιο μπλε γίγαντα (SS 2883) που κλειδώνεται σε έναν ευρέως ταλαντευόμενο χορό που επαναλαμβάνει τα βήματα κάθε 3,4 χρόνια. Η τροχιά του πάλσαρ της πιο μαζικής πρωτογενούς είναι τόσο εκκεντρική που το ζεύγος περνά μέσα σε 100 εκατομμύρια χιλιόμετρα στην πλησιέστερη προσέγγιση και χωρίζουν περίπου δέκα φορές την απόσταση στο πιο απομακρυσμένο σημείο τους. Κατά την πλησιέστερη προσέγγιση, τα σήματα από το pulsar πέφτουν σημαντικά καθώς επισκιάζεται από τον τεράστιο μπλε γίγαντα.
Οι παρατηρητές που χρησιμοποιούν το Στερεοσκοπικό Σύστημα Υψηλής Ενέργειας 12,5 μέτρων (HESS) κατέγραψαν το χορό του ζευγαριού κατά τις νύχτες χωρίς φεγγάρι από τον Φεβρουάριο έως τον Απρίλιο του 2004, και τους χρονολόγησαν καθώς ο πάλσαρ πλησίαζε και υποχώρησε από το πλησιέστερο σημείο του ντουέτου. Οι αστρονόμοι διαπίστωσαν ότι τα ραδιοκύματα από το pulsar ταιριάζουν με την εξαιρετικά υψηλή ακτινοβολία γάμμα που προέρχεται από την περιοχή.
Σύμφωνα με τον Felix Aharonian του Max Plank Institute for Nuclear Physics, Heidelberg Germany, αυτό το δυαδικό σύστημα «επιτρέπει το« on-line ρολόι »των εξαιρετικά σύνθετων MHD (μαγνητοϋδροδυναμικών) διαδικασιών δημιουργίας και τερματισμού του υπερελαστικοποιημένου πάλσαρ ανέμου, καθώς και σωματιδίων επιτάχυνση από σχετικιστικά κύματα σοκ, μέσω της μελέτης των φασματικών και χρονικών χαρακτηριστικών της υψηλής ενέργειας ακτινοβολίας γάμμα του συστήματος. Από την άποψη αυτή, το δυαδικό σύστημα PSR B1259-63 είναι ένα μοναδικό εργαστήριο για τη διερεύνηση της φυσικής των πάλσαρ ανέμων. "
Το pulsar εντοπίστηκε για πρώτη φορά από μια ομάδα αστρονόμων το 1992 χρησιμοποιώντας το ραδιο τηλεσκόπιο Parkes στην Αυστραλία. Ο μαγνητικός πίδακας προσανατολίζεται προς τη Γη 20 φορές το δευτερόλεπτο. Εκτός από την εκπομπή ραδιοφώνου, το pulsar εκπέμπει ακτίνες Χ - σε διάφορα επίπεδα ενέργειας - σε όλη την τροχιά του. Αυτές οι ακτίνες Χ πιστεύεται ότι είναι το αποτέλεσμα της ακτινοβολίας που συμβαίνει όταν το μαγνητικό πεδίο του πάλσαρ αλληλεπιδρά με αέρια που απελευθερώνονται από τον συντροφικό μπλε γίγαντα.
Ο μπλε γίγαντας SS 2883 ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά ότι ήταν σύντροφος με το pulsar το 1992. Είναι δέκα φορές τη μάζα του Ήλιου, αλλά έχει υψηλές θερμοκρασίες και έναν ταχύτατα καύσιμο κινητήρα σύντηξης. Περιστρέφεται πολύ γρήγορα και εκτοξεύει υλικό από τον ισημερινό του σε σποραδική βάση. Σύμφωνα με το άρθρο «Discovery of the Binary Pulsar PSR B-1259-63… with H.E.S.S.», «Είναι γνωστό ότι τα αστέρια έχουν μη-ισοτροπικούς αστρικούς ανέμους σχηματίζοντας έναν ισημερινό δίσκο με αυξημένη εκροή μάζας».
Η εργασία συνεχίζει να λέει ότι «οι μετρήσεις χρονισμού υποδηλώνουν ότι ο δίσκος έχει κλίση σε σχέση με το τροχιακό επίπεδο…» μια τέτοια τροχιακή κλίση προκαλεί το «πάλσαρ να διασχίσει το δίσκο δύο φορές κοντά στο περίμετρο.» Και σε αυτές τις διασταυρώσεις τα πράγματα πραγματικά αυξάνονται καθώς το μαγνητικό πεδίο του pulsar αρχίζει να αλληλεπιδρά με φορτισμένα σωματίδια στην αντίστροφη περιοχή σοκ της αστρικής εκτίναξης.
Ως αποτέλεσμα, αυτό το σύστημα λέγεται ότι είναι «δυαδικό plerion» όπου «Το έντονο πεδίο φωτονίων που παρέχεται από το συνοδευτικό αστέρι όχι μόνο παίζει σημαντικό ρόλο στην ψύξη σχετικιστικών ηλεκτρονίων αλλά χρησιμεύει επίσης ως ο τέλειος στόχος για την παραγωγή υψηλών - ενεργειακή ακτίνα γάμμα μέσω της αντίστροφης σκέδασης Compton (IC). " Ο Felix επεκτείνει αυτήν την έννοια λέγοντας ότι «το pulsar δεν είναι απομονωμένο, αλλά βρίσκεται σε ένα δυαδικό σύστημα κοντά σε ένα ισχυρό οπτικό αστέρι. Σε αυτήν την περίπτωση, λόγω της αλληλεπίδρασης με τον αστρικό άνεμο υπό υψηλή πίεση αερίου, ο πάλσαρ αέρας καταλήγει εντός του δυαδικού συστήματος όπου το μαγνητικό πεδίο είναι αρκετά υψηλό (περίπου 1 G, δηλαδή 10.000 έως 100.000 φορές μεγαλύτερο από ό, τι στις τυπικές εκπτώσεις). Επιπλέον, λόγω της παρουσίας του οπτικού άστρου, τα ηλεκτρόνια υφίστανται σοβαρές απώλειες κατά τις αλληλεπιδράσεις (σκέδαση Compton) με το φως του αστεριού. Αυτό καθιστά τη διάρκεια ζωής των ηλεκτρονίων πολύ μικρή, 1 ώρα ή λιγότερο. Οι ακτίνες γάμμα υψηλής ενέργειας μπορούν επίσης να παραχθούν από αλληλεπιδράσεις ηλεκτρονίων (και ίσως και πρωτονίων) με το πυκνό αέριο του αστρικού δίσκου (επίσης σε αρκετά σύντομα χρονικά διαστήματα!). "
Ως δυαδικό plerion, το σύστημα αστεριών εμφανίζει μια ευρεία ενεργειακή υπογραφή με βάση την εκκεντρική τροχιά του πάλσαρ και τις μεγάλες διακυμάνσεις στην πυκνότητα των περιστατικών ύλης γύρω από το SS 2883 με το οποίο αλληλεπιδρά. Κοντά στο περιαστόν, ο "κρύος" πάλσαρ άνεμος που αλληλεπιδρά με το περιβάλλον πλάσμα, τελειώνει με τη δημιουργία ενός σχετικιστικού κύματος κλονισμού που με τη σειρά του επιταχύνει τα σωματίδια σε εξαιρετικά υψηλές ενέργειες, 1 TeV ή περισσότερο. Η θερμότητα σε αυτά τα σωματίδια στη συνέχεια «ψύχεται» καθώς τα φωτόνια χτυπούν γρήγορα κινούμενα ηλεκτρόνια και ποζιτρόνια. Αυτό το αντίστροφο εφέ διασποράς Compton εξοικονομεί ενέργεια ενισχύοντας τις συχνότητες φωτονίων άγρια. Με απλά λόγια, τα φωτόνια «ορατού φωτός» χαμηλής ενέργειας ενισχύονται σε πολύ υψηλότερα επίπεδα ενέργειας - μερικά επιτυγχάνουν την περιοχή τερα-ηλεκτρονίων βολτ της περιοχής των άνω ακτίνων γάμμα / χαμηλότερης κοσμικής ακτίνας.
Εν τω μεταξύ, καθώς το pulsar απομακρύνεται από το αστρικό πρωτεύον, συναντά λιγότερα και λιγότερα φορτισμένα σωματίδια, ενώ εν τω μεταξύ πέφτει επίσης η πυκνότητα των φωτονίων ορατού φωτός από το κεντρικό αστέρι. Καθώς αυτό συμβαίνει, η διασπορά των φωτονίων μειώνεται και αρχίζει να κυριαρχεί η ακτινοβολία συγχρονών. Εξαιτίας αυτού, οι ακτίνες Χ χαμηλότερου επιπέδου ισχύος αρχίζουν να κυριαρχούν στην ενεργειακή υπογραφή του συστήματος καθώς ο πάλσαρ επιβραδύνεται και απομακρύνεται από το αστέρι.
Τέλος, υπάρχουν δύο περίοδοι στην τροχιά των πάλσαρ όπου διασχίζει το ισημερινό επίπεδο του περιστασιακού δίσκου του μπλε γίγαντα. Αυτά τα σημεία μετάβασης μπορούν να οδηγήσουν στη δημιουργία πολλών υπερ-ενεργοποιημένων φωτονίων, ηλεκτρονίων, ποζιτρονίων και ακόμη και ορισμένων πρωτονίων. Καθώς δημιουργούνται σχετικώς επιταχυνόμενα σωματίδια, με τη σειρά τους αλληλεπιδρούν με μια περιοχή ικανή να γεννήσει ένα πλήθος άλλων σωματιδίων ικανών να διασπαστούν σε φωτόνια υψηλής ενέργειας και άλλα σωματίδια.
Από την εφημερίδα που δημοσιεύθηκε στις 13 Ιουνίου 2005, «Μέχρι τώρα η θεωρητική κατανόηση αυτού του πολύπλοκου συστήματος, που περιλαμβάνει πάλσαρ και αστρικούς ανέμους που αλληλεπιδρούν μεταξύ τους είναι αρκετά περιορισμένη λόγω της έλλειψης περιοριστικών παρατηρήσεων.» Αλλά τώρα λόγω των IACTS (Τηλεσκόπια ατμοσφαιρικής απεικόνισης Cherenkov) όπως το H.E.S.S., οι αστρονόμοι είναι πλέον σε θέση να επιλύσουν πολλές νέες πηγές κοντινών σημείων ακτίνων γάμμα υψηλής ενέργειας από άλλα συστήματα όπως το PSR B-1259-63 / SS 2883.
Στο σύστημα PSR B-1259-63 / SS 2883, η φύση φαίνεται να έχει προσφέρει στους αστρονόμους - και τους φυσικούς - τη δική της εκδοχή ενός επιταχυντή σωματιδίων εξαιρετικά υψηλής ενέργειας - έναν που ευτυχώς περιέχει καλά και μια ασφαλή απόσταση από τη Γη.
Γράφτηκε από τον Jeff Barbour
