HESS slika binarnog para PSR B-1259-63 / SS 2883. Kreditna slika: HESS. Klikni za veću sliku
Binarni par PSR B-1259-63 / SS 2883 nalazi se na udaljenosti od oko 5000 svjetlosnih godina u općem smjeru zviježđa Crux (južni križ). Dvojac se sastoji od pulsara (PSR B-1259) i masivnog plavog giganta (SS 2883) zaključanog u široko zamahujući ples koji ponavlja korake svakih 3,4 godine. Pulsarska orbita masivnijeg primarnog tijela toliko je ekscentrična da par prijeđe u krugu od 100 milijuna kilometara u najbližem pristupu i razdvaja se otprilike deset puta udaljenost od one koja je najudaljenija. Tijekom najbližeg pristupa, signali iz pulsara značajno ispadaju jer ih pomračuje ogromni plavi div.
Promatrači koji koriste 12,5 metara visoki energetski stereoskopski sustav (HESS) zabilježili su ples parova tijekom mjesečevih noći od veljače do travnja 2004. i odmjerili ih dok se pulsar približavao i povlačio iz najbliže točke dueta. Astronomi su otkrili da se radio valovi iz pulsara podudaraju s ultra visokim gama zračenjem koji dolaze iz regije.
Prema Felixu Aharonianu iz Max Plank instituta za nuklearnu fiziku, Heidelberg, Njemačka, ovaj binarni sustav "omogućava" internetsko gledanje "izuzetno složenih MHD (magnetohidrodinamičkih) procesa stvaranja i ukidanja ultrarelativističkog pulsarskog vjetra, kao i čestica ubrzanje relativističkim udarnim valovima, kroz proučavanje spektralnih i vremenskih karakteristika visokoenergetskog gama-zračenja sustava. U tom je pogledu binarni sustav PSR B1259-63 jedinstvena laboratorija za istraživanje fizike pulsnih vjetrova. "
Pulsar je prvi astronomski tim prvi put otkrio 1992. godine pomoću radio-teleskopa Parkes u Australiji. Njegov magnetski mlaz orijentiran je prema Zemlji 20 puta u sekundi. Osim radio-emisije, pulsar emitira X-zrake - na raznim energetskim razinama - u cijeloj svojoj orbiti. Smatra se da su te zrake rezultat zračenja koje nastaje kada pulsovo magnetsko polje djeluje u interakciji s plinovima koje ispušta pratnji plavi div.
Plavi div SS 2883 prvi je put otkriven da prati suparnik pulsaru 1992. To je deset puta veća od Sunca, ali ima visoku temperaturu i brzo gori gorivi motor. Vrlo brzo se rotira i sporadično izbacuje materijal iz svog ekvatora. Prema radu „Otkrivanje binarnog pulsarskog PSR B-1259-63… sa H.E.S.S.“, „Be zvijezde su poznate po tome da imaju ne-izotropne zvjezdane vjetrove koji tvore ekvatorijalni disk s pojačanim masnim odljevom.“
U radu se navodi da "mjerenja vremena pokazuju da je disk nagnut u odnosu na orbitalnu ravninu ..." takav nagib orbite uzrokuje da "pulsar prelazi disk dva puta u blizini periastrona." I upravo se na tim prijelazima stvari stvarno usisavaju kada pulsovo magnetsko polje počinje komunicirati sa nabijenim česticama u području obrnutog udara zvjezdanog izbacivanja.
Kao rezultat, za ovaj sistem se kaže da je "binarni plerion", gdje "intenzivno fotonsko polje koje pruža supruga zvijezda ne samo da igra važnu ulogu u hlađenju relativističkih elektrona, već služi i kao savršena meta za proizvodnju visokih -energetske gama zrake kroz inverzno Compton (IC) raspršenje. " Felix širi ovo pojam rekavši da "pulsar nije izoliran, već je smješten u binarnom sustavu blizu moćne optičke zvijezde. U ovom slučaju, zbog interakcije sa zvjezdanim vjetrom pod visokim tlakom plina, pulsar vjetar prestaje unutar binarnog sustava gdje je magnetsko polje prilično visoko (otprilike 1 G, tj. 10 000 do 100 000 puta veće nego u standardnim plerionima). Nadalje, zbog prisutnosti optičke zvijezde, elektroni trpe velike gubitke tijekom interakcije (Comptonovo raspršivanje) sa zvjezdanom svjetlošću. Zbog toga je vijek elektrona vrlo kratak, 1 sat ili kraći. Visokoenergetske gama-zrake mogu se proizvesti i interakcijama elektrona (a možda i protona) s gustim plinom zvjezdanog diska (također u prilično kratkim vremenskim razmacima!). "
Kao binarni plerion, zvjezdani sustav prikazuje široki energetski potpis temeljen na pulsaru ekscentričnoj orbiti i širokim varijacijama u gustoći okosnice oko SS 2883 s kojima djeluje. U blizini periastrona, hladni pulsar koji djeluje u interakciji s plazmom okoline, završava stvaranjem relativističkog udarnog vala koji zauzvrat ubrzava čestice do ekstremno visoke energije, 1 TeV ili više. Toplina u tim česticama tada se 'hladi' jer fotoni udaraju elektrone i pozitrone koji se brzo kreću. Ovaj obrnuti Compton-ov efekt raspršivanja podiže energiju snažnim pojačavanjem frekvencija fotona. Jednostavno rečeno, fotoni niskoenergetske „vidljive svjetlosti“ potaknuti su na mnogo više energetske razine - neke postižu područje teraelektronske volne u gornjem domenu gama zraka / donjem kozmičkom zračenju.
U međuvremenu, dok se pulsar odmiče od zvjezdanog primarnog, nailazi na manje i manje nabijenih čestica, u međuvremenu gubi i fotoni vidljive svjetlosti iz središnje zvijezde. Kako se to događa, raspršivanje fotona se smanjuje i sinkrotronsko zračenje počinje prevladavati. Zbog toga rendgenske zrake niže snage počinju dominirati energetskim potpisom sustava dok pulsar usporava i odmiče se od zvijezde.
Konačno, u orbari pulsara nalaze se dva razdoblja u kojima ona prelazi ekvatorijalnu ravninu okruglog diska plavog diva. Te prijelazne točke mogu rezultirati stvaranjem brojnih superenergiranih fotona, elektrona, pozitrona, pa čak i nekih protona. Kako nastaju relativistički ubrzane čestice, one zauzvrat djeluju u području koje je u stanju iznijeti mnoštvo drugih čestica koje se mogu razgraditi u visokoenergetske fotone i druge čestice.
Iz rada objavljenog 13. lipnja 2005., „Do sada je teoretsko razumijevanje ovog složenog sustava koji uključuje pulsar i zvjezdane vjetrove koji djeluju jedni s drugima prilično ograničeno zbog nedostatka ograničavajućih opažanja.“ Ali sada, zbog IACTS (Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes) kao što je H.E.S.S., astronomi su sada u stanju riješiti mnoge nove bliske izvore visokoenergetskih gama zraka iz drugih sustava poput PSR B-1259-63 / SS 2883.
U PSR sustavu B-1259-63 / SS 2883, čini se da je priroda astronomima i fizičarima osigurala njezinu vrlo vlastitu verziju super-visokog energetskog akceleratora čestica - onu koja je, dobro je sadržana, i sigurnu udaljenost od Zemlje.
Napisao Jeff Barbour
