Крохотная звезда высвобождает огромный луч материи и антиматерии

С помощью рентгеновской обсерватории Чандра астрономы получили изображение пучка материи и антиматерии протяженностью 63 триллиона километров.

Об этом сообщают OstanniPodii.com со ссылкой на Рентгеновскую обсерваторию "Чандра".

Благодаря своему огромному масштабу этот луч может помочь объяснить, почему во всей галактике Млечный Путь на удивление такое большое количество позитронов — аналогов электронов из антиматерии.

Астрономы впервые обнаружили луч, или филамент, в 2020 году, но не знали его полной длины, поскольку он выходил за пределы детектора Чандры. Новые наблюдения рентгеновской обсерватории, проведенные той же парой исследователей, сделанные в феврале и ноябре 2021 года, показывают, что филамент примерно втрое длиннее, чем было обнаружено изначально. Филамент охватывает примерно половину диаметра полной Луны на небе, что делает его самым длинным филаментом из пульсара, видимых с Земли.

«Удивительно, что пульсар размером всего 16 километров в поперечнике может создать структуру настолько большую, что мы можем видеть ее за тысячи световых лет», – сказал Мартийн де Фрис из Стэнфордского университета в Пало-Альто, штат Калифорния, возглавивший исследование. «С одинаковым относительным размером, если бы филамент простирался от Нью-Йорка до Лос-Анджелеса, пульсар был бы примерно в 100 раз меньше самого маленького объекта, видимого невооруженным глазом».

Пульсар называется PSR J2030+4415 и находится примерно в 1600 световых годах от Земли. Этот объект размером с город вращается примерно три раза в секунду – быстрее, чем большинство потолочных вентиляторов.

Этот результат может дать новое представление об источнике антиматерии в Млечном Пути, которая подобна обычной материи, но ее электрические заряды перевернуты. К примеру, позитрон является положительно заряженным эквивалентом электрона.

Подавляющее большинство Вселенной состоит из обычной материи, а не из антиматерии. Однако ученые продолжают находить доказательства наличия относительно большого количества позитронов в детекторах на Земле, что приводит к вопросу: какие возможные источники этой антиматерии?

Участники нового исследования Чандры считают, что пульсары, такие как PSR J2030+4415, могут быть одним из ответов. Сочетание двух крайностей – быстрого вращения и высоких магнитных полей пульсаров – приводит к ускорению частиц и излучению высокой энергии, создающей пары электронов и позитронов. (Обычный процесс превращения массы в энергию, определяемый известным уравнением Альберта Эйнштейна E = mc^2, является обратным, и энергия превращается в массу.)

Возможно, пульсар просачивает эти позитроны в галактику. Пульсары генерируют ветры заряженных частиц, обычно удерживаемых в их мощных магнитных полях. Пульсар движется по межзвездному пространству со скоростью около 1,6 млн км в час, а ветер тянется за ним. Носовая ударная волна газа движется перед пульсаром, подобно скоплению воды перед движущейся лодкой. Однако примерно 20-30 лет назад движение носовой ударной волны, видимо, остановилось, и пульсар догнал её, что привело к взаимодействию с межзвездным магнитным полем, проходящим почти по прямой линии слева направо.

«Это, вероятно, привело к утечке частиц», – сказал соавтор Роджер Романи, также из Стэнфорда. «Магнитное поле ветра пульсара соединилось с межзвездным магнитным полем и высокоэнергетические электроны и позитроны выбросило через сопло, образованное в результате соединения».

Затем, когда частицы двигались вдоль межзвездной линии магнитного поля со скоростью примерно одной трети скорости света, они освещали ее в рентгене. Это образовало длинный филамент, который увидела обсерватория Чандра.

Ранее астрономы наблюдали большие ореолы вокруг ближайших пульсаров в гамма-излучении, что указывает на то, что энергичные позитроны, как правило, испытывают трудности с просачиванием в галактику. Это подорвало идею о том, что пульсары объясняют избыток позитронов, который обнаруживают учёные. Однако недавно обнаруженные филаменты пульсаров, таких как PSR J2030+4415, показывают, что частицы действительно могут вырваться в межзвездное пространство и в конечном итоге достичь Земли.

Статья с описанием этих результатов появится в The Astrophysical Journal, а пока доступна онлайн на сервере препринтов.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.