Крихітна зірка вивільняє величезний промінь матерії та антиматерії

За допомогою рентгенівської обсерваторії Чандра астрономи отримали зображення пучка матерії та антиматерії довжиною 63 трильйони кілометрів. Промінь-рекордсмен виходить від пульсара — сколапсованої зірки, що швидко обертається та має сильне магнітне поле.

Про це повідомляють OstanniPodii.com з посиланням на Рентгенівську обсерваторію “Чандра”.

Завдяки своєму величезному масштабу цей промінь може допомогти пояснити, чому у всій галактиці Чумацький Шлях є на дивину така велика кількість позитронів — аналогів електронів з антиматерії.

Астрономи вперше виявили промінь, або філамент, у 2020 році, але не знали його повної довжини, оскільки він виходив за межі детектора Чандри. Нові спостереження рентгенівської обсерваторії, проведені тією ж парою дослідників, зроблені в лютому та листопаді 2021 року, показують, що філамент приблизно втричі довший, ніж було виявлено спершу. Філамент охоплює приблизно половину діаметра повного Місяця на небі, що робить його найдовшим філаментом з пульсара, видимих із Землі.

«Дивно, що пульсар розміром лише 16 кілометрів у поперечнику може створити структуру настільки велику, що ми можемо бачити її за тисячі світлових років», – сказав Мартійн де Фріс зі Стенфордського університету в Пало-Альто, штат Каліфорнія, який очолив дослідження. «З однаковим відносним розміром, якби філамент простягався від Нью-Йорка до Лос-Анджелеса, пульсар був би приблизно у 100 разів меншим за найменший об’єкт, видимий неозброєним оком».

Пульсар має назву PSR J2030+4415 та знаходиться приблизно за 1600 світлових років від Землі. Цей об’єкт розміром із місто обертається приблизно три рази за секунду — швидше, ніж більшість стельових вентиляторів.

Цей результат може дати нове уявлення про джерело антиматерії Чумацького Шляху, яка подібна до звичайної матерії, але її електричні заряди перевернуті. Наприклад, позитрон є позитивно зарядженим еквівалентом електрона.

Новини за подібною темою:

		Пульсари можуть змушувати темну матерію світитися, кажуть дослідники
		Екзотичні зорі допомогли виявити гравітаційні хвилі дуже низької частоти
		Апарат IXPE надав новий погляд на вітрову туманність пульсара Вітрил

Переважна більшість Всесвіту складається зі звичайної матерії, а не з антиматерії. Проте вчені продовжують знаходити докази наявності відносно великої кількості позитронів у детекторах на Землі, що призводить до питання: які можливі джерела цієї антиматерії?

Учасники нового дослідження Чандри вважають, що пульсари, такі як PSR J2030+4415, можуть бути однією з відповідей. Поєднання двох крайностей — швидкого обертання та високих магнітних полів пульсарів — призводить до прискорення частинок і випромінювання високої енергії, яке створює пари електронів і позитронів. (Звичайний процес перетворення маси в енергію, який визначається відомим рівнянням Альберта Ейнштейна E = mc^2, є зворотним, і енергія перетворюється в масу.)

Можливо, пульсар просочує ці позитрони в галактику. Пульсари генерують вітри заряджених частинок, які зазвичай утримуються в їх потужних магнітних полях. Пульсар рухається міжзоряним простором зі швидкістю близько 1,6 млн км на годину, а вітер тягнеться за ним. Носова ударна хвиля газу рухається перед пульсаром, подібно до скупчення води перед рухомим човном. Однак приблизно 20-30 років тому рух носової ударної хвилі, видимо зупинився, і пульсар наздогнав її, що призвело до взаємодії з міжзоряним магнітним полем, що проходить майже по прямій лінії зліва направо.

«Це, ймовірно, спричинило витік частинок», – сказав співавтор Роджер Романі, також зі Стенфорда. «Магнітне поле вітру пульсару з’єдналося з міжзоряним магнітним полем, і високоенергетичні електрони та позитрони викинуло через сопло, утворене в результаті з’єднання».

Потім, коли частинки рухалися вздовж міжзоряної лінії магнітного поля зі швидкістю приблизно в одну третину швидкості світла, вони висвітлювали її в рентгені. Це утворило довгий філамент, який побачила обсерваторія Чандра.

Раніше астрономи спостерігали великі ореоли навколо найближчих пульсарів у гамма-випромінюванні, що вказує на те, що енергійні позитрони, як правило, мають труднощі з просочуванням у галактику. Це підірвало ідею про те, що пульсари пояснюють надлишок позитронів, який виявляють вчені. Проте нещодавно виявлені філаменти пульсарів, як-от PSR J2030+4415, показують, що частинки дійсно можуть вирватися в міжзоряний простір і в кінцевому підсумку досягти Землі.

Стаття з описом цих результатів з’явиться в The Astrophysical Journal, а наразі доступна онлайн на сервері препринтів.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.

• Пульсари
• антиматерія