Среди тех, кто искренне тоскует по Средневековью, найдется, как ни странно, и пара-тройка астрофизиков, мечтающих перенестись на три недельки в 1054 год н. э., когда на небе засияла сверхновая звезда SN1054, взрыв которой, наблюдавшийся даже в дневное время, зафиксирован в китайских и арабских хрониках (еще не просвещенная Европа, занятая разборками между патриархом Константинопольским Михаилом Керуларием и легатом папы римского кардиналом Гумбером, увлеченно предававшими друг друга анафеме, взрыв сверхновой проворонила).
Несколькими столетиями позже в созвездии Тельца, приблизительно на месте взрыва, была обнаружена туманность, получившая в каталоге Месье обозначение M1, а в XIX веке — название Крабовидной: первооткрывателю спиральной структуры туманностей англичанину Уильяму Парсонсу, который ее зарисовал, она напомнила краба, хотя при более пристальном рассмотрении туманность напоминает, скорее, разорванную волокнистую мочалку. Еще позже, в 1968 году, в центре Крабовидной туманности был открыт пульсар PSR B0531+21,
который стал первым пульсаром, отождествленным с остатками сверхновой.
skin: article/incut(default)
data:
{
"_essence": "test",
"id": "3407237",
"incutNum": 1,
"repl": "<1>:{{incut1()}}",
"uid": "_uid_3793630_i_1"
}
С момента открытия пульсар в Крабовидной туманности, особенно ярко и стабильно излучающий в рентгеновском диапазоне, сослужил хорошую службу астрономам в качестве источника эталонного периодичного сигнала, используемого для калибровки рентгеновских детекторов радиотелескопов. Эталон даже получил название «милликраб» — единицы измерения, обозначающей плотность потока энергии в рентгеновском диапазоне (2—10 КэВ) и равной 2,4×10−14 ватт м−2.
Об очередном большом сюрпризе, который преподнес астрономам объект в созвездии Тельца спустя тысячу лет после взрыва сверхновой и полвека после открытия пульсара, на этой неделе сообщает Science,
сделавший главной темой номера открытие большой международной группы астрономов, приславшей в журнал статью «Детекция пульсирующего гамма-излучения Крабового пульсара в диапазоне выше 100 ГэВ».
skin: article/incut(default)
data:
{
"_essence": "test",
"id": "3697973",
"incutNum": 2,
"repl": "<2>:{{incut2()}}",
"uid": "_uid_3793630_i_2"
}
«Если бы вы спросили астрофизиков еще год назад, можно ли наблюдать гамма-импульсы таких энергий, они бы твердо ответили, что нет, это невозможно.
Просто не существует такой теории, в которую уложилось бы то, что мы открыли»,
— рассказывает один из авторов статьи Мартин Шредтер из Смитсоновского центра астрофизики.
Чтобы организовать наблюдение пульсара в диапазоне 100 ГэВ, Непомуку Отте, астроному из Университета Калифорнии в Санта-Крусе, пришлось проявить сильную настойчивость, преодолевая недоверие коллег и научных функционеров, которые, с его слов, «считали настоящим безумием наблюдать пульсар на 100 ГэВ и выше». «Но выяснилось, что настойчивость, граничащая с упрямством, дали открытие, накладывающее новые и очень сильные ограничения на теорию, описывающую механизм генерации гамма-лучей таких энергий», — с удовлетворением резюмирует астрофизик
Похоже, справочники по астрономии, в которых пульсар в Крабовидной туманности характеризуется как классический пример природного источника синхротронного излучения, действительно придется переписывать.
skin: article/incut(default)
data:
{
"_essence": "test",
"id": "3370681",
"incutNum": 3,
"repl": "<3>:{{incut3()}}",
"uid": "_uid_3793630_i_3"
}
Некоторое время (то есть до начала широкого использования синхротронных пучков для исследования взаимодействия излучения и вещества, давшего интересные результаты в технологии электромагнитного сканирования) это излучение считалось паразитным, поскольку вместе с ним теряли энергию элементарные частицы, разогнанные в ускорителе. Однако астрономам синхротронная теория очень пригодилась для описания механизма излучения пульсаров — природных ускорителей элементарных частиц, состоящих из нейтронных звезд, испаряющих вещество, разгоняемое сильным магнитным полем, вращающимся вместе со звездой.
Синхротронная теория накладывает определенные ограничения на расстояние между осью вращения нейтронной звезды и областью вращения магнитного поля и связанной с ним вторичной плазмы, испускающей электромагнитные кванты. Это расстояние носит название «радиуса светового цилиндра».
Как резюмируют авторы статьи, «только в экстремальном случае ускоряющего поля, близком к допустимым максимумам его напряженности и радиуса в пределах радиуса светового цилиндра, синхротронное излучение может достигать значений 100 ГэВ. Таким образом,
крайне маловероятно, что синхротронное излучение объясняет механизм наблюдаемой гамма-эмиссии 100 ГэВ и выше».
Впрочем, излучение в нижнем диапазоне вполне может быть и синхротронным, отмечают астрономы. Тогда «крабовый» пульсар, сочетающий разные механизмы лучевой эмиссии, представляет собой намного более сложный объект, чем считалось ранее: синхротрон плюс что-то еще, что только требуется установить.
skin: article/incut(default)
data:
{
"_essence": "test",
"id": "3218493",
"incutNum": 4,
"repl": "<4>:{{incut4()}}",
"uid": "_uid_3793630_i_4"
}
Электроны в сильном магнитном поле пульсара разгоняются до таких скоростей, что их энергия оказывается выше, чем энергия фотонов.
Тогда в процессе взаимодействия возникает уже обратный эффект Комптона — увеличение частоты излучения за счет передачи энергии от электрона фотону.
Именно такой «накачкой» объясняется, например, рентгеновская составляющая реликтового фонового излучения, интенсивность которого меняется из-за взаимодействия электромагнитных квантов с высокоэнергетическим электронами разогретого межзвездного газа.
Если обратный эффект Комптона действительно имеет место в случае с наблюдаемым пульсаром (что требуется, конечно, доказать), то вещество, выбрасываемое звездой и образующее вторичную излучающую плазму, должно накачиваться в магнитном поле звезды до экстремально больших энергий. Как это происходит — пока неясно.
Ясно только, что из-за упрямства и хорошей интуиции некоторых астрономов без работы физики-теоретики не останутся.
