Два фотона лучше, чем мечта

Космический гамма-телескоп Fermi обнаружил сразу 16 гамма-пульсаров

NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration
Космический гамма-телескоп Fermi приносит результат: инструмент обнаружил сразу 16 пульсаров, излучающих в гамма-диапазоне, чем помог ученым лучше понять механизм излучения этих объектов.

Космический гамма-телескоп Fermi продолжает радовать научную общественность новыми открытиями. Этот телескоп был выведен на орбиту в июне 2008 года и носил имя GLAST. Но спустя два месяца после завершения всех тестовых работ в космосе NASA объявили о том, что аппарат теперь будет называться в честь итальянско-американского физика Энрико Ферми, который прославился тем, что предложил теорию, описывающую ускорение элементарных частиц между движущимися намагниченными облаками межзвёздного газа. Телескоп состоит из двух основных инструментов — широкоугольного телескопа LAT (Large Area Telescope) и монитора вспышек GBM (GLAST Burst Monitor).

В пятницу в журнале Science была опубликована статья весьма многочисленной (чуть менее 180 человек) международной группы ученых, в которой

сообщается об открытии с помощью Fermi 16 пульсаров, излучающих в гамма-диапазоне.

Все они отмечены желтыми кружками на верхнем фото, где представлено изображение всего неба (All-sky-обзор) в гамма-диапазоне.

Пульсар — это быстро вращающаяся нейтронная звезда, которая испускает узконаправленные потоки излучения. В результате вращения нейтронной звезды поток попадает в поле зрения внешнего наблюдателя через равные промежутки времени, и образуются периодичные импульсы пульсара. В 1967 году британская аспирантка Джоселин Белл, которая занималась поиском быстрых флуктуации радиоизлучений от космических источников, попадающих в поле зрения телескопа при суточном вращении Земли, обнаружила источник, выдававший излучение со строгой периодичностью.

Четкие импульсы, приходящие из космоса, не могли не натолкнуть Белл и ее научного руководителя, Энтони Хьюиша, на мысль, что это проявление внеземного разума, и потому работа с этими импульсами была строго засекречена.

Но вскоре были обнаружены другие периодичные источники, и Хьюиш пришел к выводу, что это не что иное, как неизвестный до этого момента класс объектов. Эти источники периодичного излучения получили название пульсары, а сам Хьюиш в 1974 году получил Нобелевскую премию.

На данный момент известно 1800 пульсаров, и большая часть из них была обнаружена по периодическому радиоизлучению. Но есть пульсары, которые излучают не только в радио, а еще и в рентгене, и в гамма-диапазоне. Благодаря телескопу LAT спутника Fermi гамма-пульсаров стало известно гораздо больше, несмотря на то что, как заявляли сами авторы, от самого далекого обнаруженного ими пульсара приходило только два гамма-фотона в день.

Из 16 гамма-пульсаров, которые были обнаружены Fermi, 13 оказались связаны с источниками, обнаруженными ранее с помощью гамма-телескопа EGRET космической обсерватории Compton, работавшей с 1991 по 2000 годы. Всего тот телескоп обнаружил порядка 300 гамма-источников (в том числе и несколько пульсаров). С помощью Fermi ученые надеются вскоре узнать что-то новое и об остальных объектах из этого списка.

Открытия, сделанные на телескопе LAT спутника Fermi, дали возможность ученым несколько больше узнать о механизме излучения гамма-пульсаров.

Как известно, магнитные полюса нейтронной звезды не совпадают с осью вращения этого объекта (подобная ситуация, как известно, наблюдается на Земле, ведь наш магнитный полюс совершенно не совпадает с географическим), и потому радиоизлучение от пульсаров распространяется только в пределах конуса, который описывает магнитная ось звезды. Если Земля не попадает в этот конус, то на ней пульсар не будет обнаружен. Важный вывод, который делают авторы, состоит в том, что у гамма-пульсаров наблюдаемый конус излучения шире, чем у радиопульсаров. Авторы придерживаются мнения, что гамма-излучение образуется во внешней магнитосфере пульсара.

Очень интенсивные магнитное и электрическое поле ускоряют заряженные частицы почти до скорости света, которые излучают в гамма-диапазоне.

Поскольку вращение звезды способствует излучению, то с возрастом отдельные пульсары замедляются и теряют энергию. Но в двойных системах компаньон главной звезды может отдавать свое вещество на пульсар и, таким образом, поддерживать его вращение до значений 100-1000 оборотов в минуту. Такие пульсары называются миллисекундными, и среди 16-ти гамма-пульсаров, которые открыты с помощью Fermi, таковыми являются ровно половина, то есть 8, и все они являются известными миллисекундными радиопульсарами. Соответствующая работа также опубликована в пятницу в Science.

«Даже в наших самых смелых мечтах мы не могли думать о том, что за первые пять месяцев работы Fermi нам удастся открыть 16 пульсаров», — признался один из авторов работ, Маркус Циглер.