HESS obrázek binárního páru PSR B-1259-63 / SS 2883. Obrazový kredit: HESS. Klikni pro zvětšení.
Binární pár PSR B-1259-63 / SS 2883 se nachází asi 5 000 světelných let vzdálených v obecném směru souhvězdí Crux (jižní kříž) jižní polokoule. Duo se skládá z pulsaru (PSR B-1259) a masivního modrého obra (SS 2883) zamčeného v švihajícím tanci, který opakuje kroky každých 3,4 let. Oběžná dráha pulsaru masivnější primární je tak excentrická, že dvojice prochází nejbližším přiblížením do 100 miliónů kilometrů a v nejvzdálenějším bodě se zhruba desetkrát oddělí. Při nejbližším přiblížení signál z pulsaru významně klesá, protože je zatměňován masivním modrým obrem.
Pozorovatelé využívající vysokoenergetický stereoskopický systém o průměru 12,5 metru (HESS) zaznamenali taneční pár během noci bez měsíce od února do dubna 2004 a měřili je, když se pulsar přiblížil a ustoupil z nejbližšího bodu dua. Astronomové zjistili, že rádiové vlny z pulsaru se přizpůsobily ultrafialovému gama záření přicházejícímu z oblasti.
Podle Felixa Aharonia z Institutu Maxe Planka pro jadernou fyziku v Heidelbergu v Německu tento binární systém „umožňuje„ on-line sledování “extrémně složitých procesů MHD (magnetohydrodynamické) tvorby a ukončení ultrarelativistického pulsarového větru, jakož i částic zrychlení relativistickými rázovými vlnami, studiem spektrálních a časových charakteristik vysokoenergetického gama záření systému. V tomto ohledu je binární systém PSR B1259-63 jedinečnou laboratoří pro zkoumání fyziky větrů pulsarů. “
Pulsar byl poprvé detekován týmem astronomů v roce 1992 pomocí radioteleskopu Parkes v Austrálii. Jeho magnetický paprsek směřuje k Zemi 20krát za sekundu. Kromě rádiové emise vysílá pulsar rentgenové paprsky - při různých úrovních energie - na své oběžné dráze. Tyto rentgenové paprsky jsou považovány za výsledek záření, ke kterému dochází, když magnetické pole pulsaru interaguje s plyny uvolňovanými doprovodným modrým obrem.
Modrý gigant SS 2883 byl poprvé objeven jako společník s pulsarem v roce 1992. Je to desetkrát větší množství Slunce, ale má vysoké teploty a rychle hořící fúzní motor. Velmi rychle se točí a vypuzuje materiál z rovníku ojediněle. Podle článku „Objev binárního Pulsaru PSR B-1259-63… s H.E.S.S.“, „O hvězdách Be je známo, že mají neizotropní hvězdné větry vytvářející rovníkový disk se zvýšeným hromadným odtokem.“
Příspěvek dále uvádí, že „měření časování naznačují, že disk je nakloněn vzhledem k orbitální rovině ...“ takovýto sklon okružní dráhy způsobí, že „pulsar překročí disk dvakrát poblíž periastronu“. A právě na těchto křižovatkách se věci skutečně polévají, když magnetické pole pulsaru začíná interagovat s nabitými částicemi v oblasti reverzního šoku hvězdné ejekce.
Výsledkem je, že tento systém je „binárním plementem“, kde „Intenzivní fotonové pole poskytované doprovodnou hvězdou hraje nejen důležitou roli při chlazení relativistických elektronů, ale také slouží jako perfektní cíl pro výrobu vysokých - energetické gama paprsky prostřednictvím inverzního Comptonova (IC) rozptylu. “ Felix rozšiřuje tuto představu tím, že říká, že „pulsar není izolován, ale umístěn v binárním systému v blízkosti silné optické hvězdy. V tomto případě z důvodu interakce s hvězdným větrem při vysokém tlaku plynu končí pulsarový vítr v binárním systému, kde je magnetické pole poměrně vysoké (přibližně 1 G, tj. 10 000 až 100 000 krát větší než ve standardních plerionech). Dále, kvůli přítomnosti optické hvězdy, elektrony utrpí vážné ztráty během interakcí (Comptonův rozptyl) s hvězdným světlem. Díky tomu je životnost elektronů velmi krátká, 1 hodinu nebo méně. Vysoko energetické paprsky gama mohou být produkovány také interakcemi elektronů (a možná i protonů) s hustým plynem hvězdného disku (také v poměrně krátkých časových úsecích!). “
Jako binární plerion, hvězdný systém zobrazuje rozsáhlý energetický podpis založený na excentrické oběžné dráze pulsaru a velkých variacích v hustotě kruhové hmoty kolem SS 2883, se kterou interaguje. Blízko periastronu „studený“ pulsarový vítr, který interaguje s okolní plazmou, končí vytvořením relativistické rázové vlny, která zase urychluje částice na extrémně vysoké energie, 1 TeV nebo více. Teplo v těchto částicích je pak „ochlazováno“, když fotony zasáhnou rychle se pohybující elektrony a pozitrony. Tento inverzní Comptonův rozptylový efekt odvádí energii tím, že divoce zesiluje fotonové frekvence. Jednoduše řečeno, fotony nízkoenergetického „viditelného světla“ jsou posíleny na mnohem vyšší energetické úrovně - některé dosahují oblasti terra-elektronového napětí v horní oblasti gama / nižší kosmického záření.
Mezitím, jak se pulsar vzdálí od hvězdného primárního proudu, narazí na méně a méně nabitých částic, zatímco hustota fotonů viditelného světla z centrální hvězdy také klesá. Když k tomu dojde, rozptyl fotonů se sníží a začne dominovat synchrotronové záření. Z tohoto důvodu začínají rentgenové paprsky s nižším výkonem dominovat energetickému podpisu systému, protože pulsar zpomaluje a pohybuje se pryč od hvězdy.
Nakonec jsou na pulsarové oběžné dráze dvě periody, kde protíná rovníkovou rovinu obvodového disku modrého obra. Tyto přechodové body mohou vést k vytvoření četných super-energizovaných fotonů, elektronů, pozitronů a dokonce i některých protonů. Když se vytvářejí relativisticky zrychlené částice, zase interagují s regionem schopným vytvářet mnoho dalších částic schopných rozpadnout se na fotony s vysokou energií a další částice.
Z příspěvku zveřejněného 13. června 2005 „Dosud je teoretické porozumění této složité soustavě, zahrnující vzájemnou interakci pulsarů a hvězdných větrů, z důvodu nedostatku omezujících pozorování docela omezené.“ Ale nyní díky astronomům IACTS (Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes), jako je H.E.S.S., jsou nyní schopni rozlišit mnoho nových blízkých bodových zdrojů vysokoenergetických paprsků gama z jiných systémů, jako je PSR B-1259-63 / SS 2883.
V systému PSR B-1259-63 / SS 2883 se zdá, že příroda poskytla astronomům - a fyzikům - její vlastní verzi urychlovače částic s vysokou energií, která je naštěstí dobře uzavřená a bezpečná vzdálenost od Země.
Napsal Jeff Barbour
