На відстані майже 1 000 світлових років від нас знаходиться нейтронна зірка, що обертається, настільки щільна, що одна ложка її речовини важить приблизно стільки ж, скільки і гора Еверест. Це – пульсар Вела (пульсар у сузір’ї Вітрила). Астрономи вивчають її із великим інтересом.

5 жовтня вчені оголосили, що дані, отримані з обсерваторії високих енергій HESS у Намібії, вказують на те, що ймовірно, Вела випустила найвище енергетичне випромінювання з усіх пульсарів, яке коли-небудь було зареєстроване.

Схоже, що ця нейтронна зірка випромінює гамма-фотони, які пов’язані з довжинами хвиль, що мають найбільшу енергію з усіх хвиль електромагнітного спектру — з енергією не менше 20 тераелектронвольт (ТеВ), або 20 трильйонів електронвольт.

Араш Джаннаті-Атай, керівник команди та вчений у лабораторії астрочастинок та космології у Франції, каже, що для випромінювання одного фотону з енергією 20 ТеВ знадобиться близько 2 000 000 звичайних сонячних фотонів. 

Якщо порівняти з видимим світлом, потрібно приблизно 2×10^13 видимих ​​фотонів

Хоча Вела є досить «звичайним» пульсаром із частотою обертання 11 оборотів за секунду, це важливий об’єкт в астрономії, тому що він знаходиться близько до нас — за космічними мірками.

Зазвичай очікується, що пульсари випромінюють радіацію з енергією нижче десятків ГеВ, не кажучи вже про попадання в область енергій у ТеВ (1 ГеВ дорівнює 1 мільярд електронвольт).

Навіть Вела, згідно з даними, раніше демонструвала «скромне» випромінювання, хоча деякі теоретичні передбачення мали на увазі, що вона може випромінювати в діапазоні ТеВ, ніхто не очікував побачити енергію в 20 ТеВ, яку зареєстрували вчені. «Ми очікували випромінювання від Вела на нижчих енергіях і виявити фотони, що досягають 20 ТеВ було сюрпризом», — сказав Джаннаті-Атай. 

Єдиний інший пульсар, який коли-небудь було помічено випромінювання лише на рівні ТеВ — Крабовидный пульсар, що перебуває з відривом понад 6 000 світлових років Землі, і навіть він був обмежений на піку приблизно 1 ТеВ.

Але є ще одне цікаве відкриття, яке команда розкрила про Вела. Вони виявили, що високоенергетичні фотони Вели відповідають раніше невідомому спектральному компоненту пульсарів. Спектр пульсара — це діаграма, що представляє всі різні інтенсивності світла та енергії, що випромінюється об’єктом. Це властиво не лише пульсарам. Вчені можуть вивчати спектри безлічі космічних об’єктів, доки у роботі присутні світло.

У спектрі Вели команда помітила різко зростаючий патерн і явний розрив між випромінюваннями лише на рівні ТЕВ і випромінюваннями нижчому рівні. Це означає, що дуже енергійні фотони не можуть бути продовженням фотонів низької енергії, яка поступово зростає, поки не досягає ТЕВ.

«Серед космічних об’єктів пульсари – фантастичне явище. Це космічні лабораторії з неймовірними характеристиками, які ми не можемо вивчати на Землі», — каже Джаннаті-Атай. 

Навіть історія виникнення пульсарів вражає. Вони є залишками зірок, що обертаються, які колись загинули при вибуху наднової. Пульсар майже повністю складаються з нейтронів і випускають пучки випромінювання, які іноді проносяться через нашу Сонячну систему. Ці пучки випромінювання, що випускаються з певною періодичністю, дозволяють вченим скласти спектри пульсарів. 

Екстремальність — це ще одна причина, через яку вчені вивчають простір навколо пульсарів, щоб перевірити деякі основні фізичні концепції. В основному, астрофізики хочуть побачити, чи зберігається теорія загальної відносності навколо пульсарів, тому що ці об’єкти є одними з найсильніших гравітаційно-інтенсивних об’єктів у Всесвіті, а загальна теорія відносності — це пояснення гравітації самої по собі. 

Джаннаті-Атай каже, що ці результати надають жорсткі обмеження розуміння джерела випромінювання пульсарів. В даний час вченими прийнято вважати, що це джерело є швидко рухомими електронами, що випускаються і прискорюються в магнітосфері пульсара, які потім направляються до периферії об’єкта. Однак цю модель не пояснюють спостереження команди: щоб отримати випромінювання з енергіями, такими високими, як 20 ТеВ, потрібно якийсь ще «множник». 

І хоча дослідники мають деякі ідеї, вони мають намір повністю вирішити цю головоломку в результаті майбутніх спостережень. Поки останні результати спостережень відкрили новий шлях досліджень для вчених, які працюють серед зірок. Ці відкриття не тільки розширюють розуміння про пульсари, але також демонструють важливість вивчення цих космічних об’єктів як «космічні лабораторії» для перевірки фундаментальних фізичних концепцій.