PSR B-1259-63 / SS 2883 ikili çiftinin HESS görüntüsü. Görüntü kredisi: HESS. Büyütmek için tıklayın.
İkili çift PSR B-1259-63 / SS 2883, güney yarımküre takımyıldızı Crux (Güney Haçı) genel yönünde yaklaşık 5.000 ışıkyılı uzaklıkta yer almaktadır. İkili, pulsar (PSR B-1259) ve her 3.4 yılda bir adımları tekrarlayan genişçe sallanan bir dansa kilitlenmiş büyük mavi devden (SS 2883) oluşur. Pulsarın daha büyük birincil birincil yörüngesi o kadar eksantriktir ki, çift en yakın yaklaşımda 100 milyon kilometre içinde geçer ve en uzak noktalarında bu mesafenin yaklaşık on katını ayırır. En yakın yaklaşım sırasında, pulsardan gelen sinyaller, masif mavi dev tarafından tutulduğu için önemli ölçüde düşer.
12.5 metrelik Yüksek Enerji Stereoskopik Sistemini (HESS) kullanan gözlemciler, çiftin Şubat ayından Nisan 2004'e kadar aysız gecelerde dansını kaydetti ve pulsar ikilinin en yakın noktasından yaklaşıp geri çekildiklerinde onları zamanladılar. Gökbilimciler, pulsardan gelen radyo dalgalarının bölgeden gelen ultra yüksek gama radyasyonu ile eşleştiğini buldular.
Max Plank Nükleer Fizik Enstitüsü, Heidelberg Almanya'dan Felix Aharonian'a göre, bu ikili sistem, aşırı derecede karmaşık MHD (manyetohidrodinamik) ultrarelativistik pulsar rüzgarın yanı sıra parçacığın 'çevrimiçi izlemesine' izin veriyor sistemin yüksek enerjili gama radyasyonunun spektral ve zamansal özelliklerinin incelenmesi yoluyla göreceli şok dalgalarıyla hızlanma. Bu bakımdan ikili sistem PSR B1259-63, pulsar rüzgarların fiziğini keşfetmek için eşsiz bir laboratuvardır. ”
Atarca ilk olarak 1992'de Avustralya'daki Parkes radyo teleskopu kullanılarak bir gökbilimciler ekibi tarafından tespit edildi. Manyetik jeti Dünya'ya saniyede 20 kez yönelir. Radyo emisyonuna ek olarak, pulsar yörüngesi boyunca X-ışınlarını - çeşitli enerji seviyelerinde - yayınlar. Bu X-ışınlarının, pulsarın manyetik alanı, eşlik eden mavi dev tarafından salınan gazlarla etkileşime girdiğinde ortaya çıkan radyasyonun sonucu olduğu düşünülmektedir.
Mavi dev SS 2883 ilk olarak 1992'de atarcaya eşlik etti. Güneş kütlesinin on katı, ancak yüksek sıcaklıklara ve hızla yanan bir füzyon motoruna sahip. Çok çabuk döner ve malzemeyi ekvatorundan düzensiz olarak atar. H.E.S.S. ile birlikte Bin İkili Pulsar PSR B-1259-63… 'in makalesine göre, “Yıldızların izotropik olmayan yıldız rüzgârlarının kütle çıkışı daha iyi olan ekvatoral bir disk oluşturduğu biliniyor.”
Makale, “zamanlama ölçümleri diskin yörünge düzlemine göre eğimli olduğunu göstermektedir…” gibi bir yörünge eğiminin “pulsarın diski periastronun yakınında iki kez geçmesine” neden olduğunu söylüyor. Ve bu geçişlerde, pulsarın manyetik alanı, yıldız ejektasının ters şok bölgesindeki yüklü parçacıklar ile etkileşime girmeye başladığında işler gerçekten çorbalanır.
Sonuç olarak, bu sistemin bir 'ikili ikamet' olduğu söylenir. “Eşlik eden yıldız tarafından sağlanan yoğun foton alanı sadece göreceli elektronların soğutulmasında önemli bir rol oynamakla kalmaz, aynı zamanda yüksek üretim için mükemmel bir hedef görevi görür. - ters Compton (IC) saçılması yoluyla enerji gama ışınları. ” Felix, “nabız izole değil, güçlü bir optik yıldıza yakın bir ikili sistemde yer almaktadır. Bu durumda, yüksek gaz basıncı altında yıldız rüzgarı ile etkileşim nedeniyle, pulsar rüzgar, manyetik alanın oldukça yüksek olduğu ikili sistem içinde sona erer (yaklaşık 1 G, yani standart iksirlerden 10.000 ila 100.000 kat daha büyük). Ayrıca, optik yıldızın varlığı nedeniyle, elektronlar yıldız ışığı ile etkileşimler (Compton saçılması) sırasında ciddi kayıplara uğrarlar. Bu, elektronların ömrünü çok kısa, 1 saat veya daha kısa yapar. Yüksek enerjili gama ışınları ayrıca elektronların (ve belki de protonların) yıldız diskinin yoğun gazı ile etkileşimi ile de üretilebilir (ayrıca oldukça kısa zaman ölçeklerinde!). ”
İkili ikramiye olarak yıldız sistemi, atarcaların eksantrik yörüngesine ve etkileştiği SS 2883 çevresindeki çembersel maddenin yoğunluğundaki geniş değişimlere dayanan geniş bir enerji imzası görüntüler. Periastronun yakınında, Ortam plazmasıyla etkileşime giren “soğuk” pulsar rüzgarı, parçacıkları son derece yüksek enerjilere, 1 TeV veya daha fazlasına hızlandıran göreceli bir şok dalgasının yaratılmasıyla sona erer. Bu parçacıklardaki ısı daha sonra fotonlar hızlı hareket eden elektronlara ve pozitronlara çarptıkça “soğutulur”. Bu ters Compton saçılma etkisi, foton frekanslarını çılgınca artırarak enerjiyi taşır. Basitçe söylemek gerekirse, düşük enerjili “görünür ışık” fotonları çok daha yüksek enerji seviyelerine yükseltilir - bazıları üst gama ışını / alt kozmik ışın alanının terra-elektron volt bölgesine ulaşır.
Bu arada, pulsar yıldız primerden uzaklaştıkça, daha az ve daha az yüklü parçacıklarla karşılaşır, bu arada merkezi yıldızdan görünen ışık fotonlarının yoğunluğu da düşer. Bu gerçekleştikçe, fotonların saçılması azalır ve senkrotron radyasyonu baskın olmaya başlar. Bu nedenle, düşük güç seviyesi X-ışınları, pulsar yavaşlayıp yıldızdan uzaklaştıkça sistemin enerji imzasına hakim olmaya başlar.
Son olarak, pulsarların yörüngesinde, mavi devin dairesel diskinin ekvator düzlemini geçtiği iki dönem vardır. Bu geçiş noktaları çok sayıda süper enerjili foton, elektron, pozitron ve hatta bazı protonların oluşmasına neden olabilir. Relativist olarak hızlandırılmış parçacıklar oluşturuldukça, yüksek enerjili fotonlara ve diğer parçacıklara ayrılabilen çok sayıda başka parçacık oluşturabilen bir bölge ile etkileşime girerler.
13 Haziran 2005'te yayınlanan makaleden, “Şimdiye kadar bu karmaşık sistemin teorik anlayışı, birbiriyle etkileşen pulsar ve yıldız rüzgarlarını içeren gözlemler kısıtlayıcı gözlemlerin olmaması nedeniyle oldukça sınırlıdır.” Ancak şimdi, H.E.S.S. gibi IACTS (Görüntüleme Atmosferi Cherenkov Teleskopları) nedeniyle, gökbilimciler artık yüksek enerjili gama ışınlarının birçok yeni yakın noktasını PSR B-1259-63 / SS 2883 gibi diğer sistemlerden çözebiliyorlar.
PSR B-1259-63 / SS 2883 sisteminde, doğa, astronomlara - ve fizikçilere - süper yüksek enerji parçacık hızlandırıcısının kendi versiyonuyla - minnetle iyi bir şekilde kapsanan ve Dünya'dan güvenli bir mesafede olduğu görülüyor.
Yazan: Jeff Barbour
