Забудьте про свободный полет сквозь Млечный Путь. Заряженные частицы намертво вязнут в магнитной паутине пульсара
NewsMakerМагнитное поле мертвой звезды бурлит по законам обычной земной воды.
Эксперимент Tibet ASγ впервые «прощупал» магнитогидродинамическую турбулентность в окрестностях пульсара Геминга на масштабах меньше одного парсека. Для астрономии это редкий случай, когда о хаотической работе магнитных полей удаётся судить не по косвенным намёкам и не по огромным расстояниям в галактическом гало, а по структуре излучения рядом с конкретным источником. Причём измерения дошли до очень высоких энергий, выше 100 тераэлектронвольт, где данных традиционно мало.
Геминга находится сравнительно близко по меркам Галактики, примерно в 250 парсеках от Земли, то есть около 800 световых лет. Вокруг пульсара есть пульсарная туманность ветра (PWN): пульсар разгоняет заряженные частицы, и поток этих частиц, взаимодействуя с окружающей средой, образует область интенсивных процессов. С точки зрения физики космических лучей такая система удобна тем, что позволяет одновременно разбирать два вопроса: как частицы набирают энергию и как затем распространяются в межзвёздной среде.
Команда измерила спектр электронов и позитронов, которые «впрыскивает» в пространство туманность Геминги, и увидела характерный обрыв около 100 TeV. Такой обрыв обычно означает предел ускорения для конкретного механизма и конкретных условий: выше этой энергии источник уже не может эффективно разгонять электроны. В работе обрыв около 100 TeV трактуют как первое прямое указание на то, что потолок ускорения электронов в системе Геминги лежит примерно на этом уровне.
Параллельно исследователи оценили размеры гамма-гало Геминги в широком диапазоне энергий, примерно от 16 до 250 TeV. Гамма-гало возникает потому, что высокоэнергичные электроны и позитроны, покинувшие туманность, рассеивают фотоны фонового излучения до гамма-диапазона. Картина распределения гамма-квантов по небу несёт информацию о том, как быстро частицы «расползаются» от источника. Ключевой параметр здесь - коэффициент диффузии: он описывает, насколько свободно заряженные частицы блуждают в магнитных полях. У Геминги коэффициент диффузии оказался примерно в 100 раз меньше среднего значения для диска Млечного Пути, то есть около 1% от типичного уровня. Такой результат означает, что в этой области диффузия сильно подавлена, частицы дольше удерживаются рядом с источником и медленнее уходят в Галактику.
Эксперимент Tibet ASγ впервые «прощупал» магнитогидродинамическую турбулентность в окрестностях пульсара Геминга на масштабах меньше одного парсека. Для астрономии это редкий случай, когда о хаотической работе магнитных полей удаётся судить не по косвенным намёкам и не по огромным расстояниям в галактическом гало, а по структуре излучения рядом с конкретным источником. Причём измерения дошли до очень высоких энергий, выше 100 тераэлектронвольт, где данных традиционно мало.
Геминга находится сравнительно близко по меркам Галактики, примерно в 250 парсеках от Земли, то есть около 800 световых лет. Вокруг пульсара есть пульсарная туманность ветра (PWN): пульсар разгоняет заряженные частицы, и поток этих частиц, взаимодействуя с окружающей средой, образует область интенсивных процессов. С точки зрения физики космических лучей такая система удобна тем, что позволяет одновременно разбирать два вопроса: как частицы набирают энергию и как затем распространяются в межзвёздной среде.
Команда измерила спектр электронов и позитронов, которые «впрыскивает» в пространство туманность Геминги, и увидела характерный обрыв около 100 TeV. Такой обрыв обычно означает предел ускорения для конкретного механизма и конкретных условий: выше этой энергии источник уже не может эффективно разгонять электроны. В работе обрыв около 100 TeV трактуют как первое прямое указание на то, что потолок ускорения электронов в системе Геминги лежит примерно на этом уровне.
Параллельно исследователи оценили размеры гамма-гало Геминги в широком диапазоне энергий, примерно от 16 до 250 TeV. Гамма-гало возникает потому, что высокоэнергичные электроны и позитроны, покинувшие туманность, рассеивают фотоны фонового излучения до гамма-диапазона. Картина распределения гамма-квантов по небу несёт информацию о том, как быстро частицы «расползаются» от источника. Ключевой параметр здесь - коэффициент диффузии: он описывает, насколько свободно заряженные частицы блуждают в магнитных полях. У Геминги коэффициент диффузии оказался примерно в 100 раз меньше среднего значения для диска Млечного Пути, то есть около 1% от типичного уровня. Такой результат означает, что в этой области диффузия сильно подавлена, частицы дольше удерживаются рядом с источником и медленнее уходят в Галактику.