Пульсар в Крабовидной туманности оказался недопустимо "энергичным"
6 октября 2011 года
Пульсар в Крабовидной туманности испускает гамма-излучение с энергией 100-400 гигаэлектронвольт - с точки зрения современных представлений о пульсарах это просто невозможно, сообщают авторы статьи, опубликованной в журнале Science.
Крабовидная туманность в созвездии Тельца представляет собой остаток взрыва сверхновой, который в 1054 году наблюдали китайские и арабские астрономы. В центре туманности, примерно в 6,5 тысячи световых лет от Земли, находится пульсар - быстро вращающаяся нейтронная звезда, испускающая периодические импульсы гамма-, рентгеновского и других видов излучения.
Пульсар Крабовидной туманности - достаточно молодая звезда диаметром около 25 километров, которая совершает 30 оборотов в секунду. Этот пульсар был открыт в 1968 году и довольно хорошо изучен.
"После многих лет наблюдений за Крабом мы считали, что понимаем, как он работает, и все модели предсказывали экспоненциальное затухание спектра излучения на энергиях больше 10 гигаэлектронвольт. Поэтому обнаружение гамма-излучения с энергией более 100 гигаэлектронвольт стало для нас настоящим сюрпризом", - сказал один из авторов работы Дэвид Уильямс (David Williams) из университета штата Калифорния в Санта-Крус, чьи слова приводятся в сообщении университета.
Уильямс и его коллеги по коллаборации VERITAS использовали комплекс из четырех наземных гамма-телескопов обсерватории имени Уиппла в штате Аризона. С его помощью им удалось зарегистрировать импульсы гамма-излучения с энергиями более 100 и до 400 гигаэлектронвольт. В ходе предыдущих наблюдений пульсара максимальная энергия зарегистрированного гамма-излучения составляла 25 ГэВ.
Ранее считалось, что основную роль в генерации излучения пульсаров играет так называемое изгибное излучение (curvature radiation), которое возникает, когда заряженная частица движется вдоль искривленного магнитного поля. Однако, по словам ученых, изгибное излучение не может объяснить гамма-импульсы такой большой энергии.
"Результаты проекта VERITAS показали, что тут, по-видимому, должен действовать какой-то другой механизм", - отметил ведущий автор статьи Непомук Отте (Nepomuk Otte).
В качестве одного из возможных сценариев возникновения такого гамма-излучения авторы статьи рассматривают действие обратного эффекта Комптона - увеличения частоты электромагнитного излучения в результате его рассеяния на электронах, имеющих энергию выше, чем энергия фотонов. При этом происходит передача энергии от электрона фотону, и подобный механизм появления "неправдоподобного" гамма-излучения ученые называют более вероятным.
Кроме того, по их словам, теперь не ясно, имеет ли гамма-излучение пульсара с разными энергиями один общий источник, или же для разных диапазонов действуют разные факторы.
Данные проекта VERITAS открывают новые возможности проверки частной теории относительности Эйнштейна, которая предполагает, что скорость света - это универсальная постоянная. Некоторые попытки увязать квантовую механику и общую теорию относительности в единую теорию предполагают, что на самом деле скорость света может незначительно зависеть от энергии фотона, и именно эту разницу, возможно, удастся обнаружить в данных VERITAS.