Gambar HESS pasangan binari PSR B-1259-63 / SS 2883. Kredit gambar: HESS. Klik untuk membesarkan.
Pasangan binari PSR B-1259-63 / SS 2883 terletak kira-kira 5,000 tahun cahaya jauh ke arah umum buruj hemisfera selatan (Salib Selatan). Duo ini terdiri daripada pulsar (PSR B-1259) dan gergasi biru besar (SS 2883) yang terkunci dalam tarian berayun meluas yang mengulangi langkah setiap 3.4 tahun. Orbit pulsar dari primer yang lebih besar sangat eksentrik sehingga pasangan itu melintas dalam jarak 100 juta kilometer pada pendekatan terdekat dan mereka berpisah kira-kira sepuluh kali jarak pada titik terjauh mereka. Semasa pendekatan terdekat, isyarat dari pulsar menurun dengan ketara kerana ia dikalahkan oleh raksasa biru besar.
Pemerhati yang menggunakan Sistem Stereoskopik Tenaga Tinggi 12.5 meter (HESS) merakam tarian pasangan itu pada malam tanpa bulan dari Februari hingga April 2004, dan menjadikannya masa ketika pulsar menghampiri dan surut dari titik terdekat duo. Ahli astronomi mendapati bahawa gelombang radio dari pulsar berpadanan dengan sinaran gamma ultra tinggi yang berasal dari wilayah tersebut.
Menurut Felix Aharonian dari Institut Max Plank untuk Fizik Nuklear, Heidelberg Jerman, sistem binari ini "membenarkan 'jam tangan on-line' proses MHD (magnetohidrodinamik) yang sangat kompleks penciptaan dan penamatan angin pulsar ultrarelativistik, serta zarah pecutan oleh gelombang kejutan relativistik, melalui kajian ciri spektral dan temporal sinaran gamma tenaga tinggi sistem. Dalam hal ini, sistem binari PSR B1259-63 adalah makmal unik untuk menerokai fizik angin pulsar. "
Pulsar pertama kali dikesan oleh pasukan ahli astronomi pada tahun 1992 menggunakan teleskop radio Parkes di Australia. Jet magnetnya mengarah ke Bumi 20 kali sesaat. Selain pancaran radio, pulsar menyiarkan sinar-X - pada pelbagai tahap tenaga - sepanjang orbitnya. Sinar-X ini dianggap sebagai hasil radiasi yang terjadi ketika medan magnet pulsar berinteraksi dengan gas yang dikeluarkan oleh raksasa biru pendamping.
SS 2883 gergasi biru pertama kali ditemui sebagai pendamping pulsar pada tahun 1992. Jisim Matahari sepuluh kali ganda, tetapi mempunyai suhu tinggi dan mesin pelakuran yang cepat terbakar. Ia berputar dengan cepat dan mengeluarkan bahan dari khatulistiwa secara sporadis. Menurut makalah ‘Discovery of the Binary Pulsar PSR B-1259-63… with H.E.S.S.’, “Jadilah bintang diketahui mempunyai angin bintang bukan isotropik yang membentuk cakera khatulistiwa dengan peningkatan aliran keluar massa.”
Makalah ini terus mengatakan bahawa "pengukuran waktu menunjukkan bahawa cakera cenderung sehubungan dengan bidang orbit ..." Kecenderungan orbit seperti itu menyebabkan "pulsar melintasi cakera dua kali berhampiran periastron." Dan di persimpangan inilah perkara benar-benar bertambah ketika medan magnet pulsar mula berinteraksi dengan zarah bermuatan di kawasan kejutan terbalik dari ejeka bintang.
Hasilnya, sistem ini dikatakan sebagai 'binary plerion' di mana "Medan foton intensif yang disediakan oleh bintang pendamping tidak hanya memainkan peranan penting dalam penyejukan elektron relativistik tetapi juga berfungsi sebagai sasaran sempurna untuk pengeluaran tinggi -sinar gamma tenaga melalui penyerakan Compton (IC) terbalik. " Felix mengembangkan gagasan ini dengan mengatakan bahawa “pulsar tidak terpencil, tetapi terletak di sistem binari yang dekat dengan bintang optik yang kuat. Dalam kes ini, kerana interaksi dengan angin bintang di bawah tekanan gas yang tinggi, angin pulsar berakhir di dalam sistem binari di mana medan magnetnya cukup tinggi (kira-kira 1 G, iaitu 10,000 hingga 100,000 kali lebih besar daripada pada jumlah biasa). Tambahan pula, kerana kehadiran bintang optik, elektron mengalami kerugian teruk semasa interaksi (penyerakan Compton) dengan cahaya bintang. Ini menjadikan jangka hayat elektron sangat singkat, 1 jam atau kurang. Sinaran gamma tenaga tinggi dapat dihasilkan juga melalui interaksi elektron (dan mungkin juga proton) dengan gas padat cakera bintang (juga pada skala waktu yang cukup pendek!). "
Sebagai pengganti binari, sistem bintang memaparkan tanda tenaga yang luas berdasarkan orbit eksentrik pulsar dan variasi luas dalam ketumpatan jirim sekitar SS 2883 dengan mana ia berinteraksi. Berhampiran periastron, angin pulsar "sejuk" yang berinteraksi dengan plasma ambien, berakhir dengan penciptaan gelombang kejutan relativistik yang seterusnya mempercepat zarah ke tenaga yang sangat tinggi, 1 TeV atau lebih. Haba dalam zarah-zarah ini kemudian 'disejukkan' kerana foton menyerang elektron dan positron yang bergerak pantas. Kesan hamburan Compton terbalik ini membebaskan tenaga dengan menguatkan frekuensi foton dengan liar. Ringkasnya, foton "cahaya tampak" tenaga rendah ditingkatkan ke tahap tenaga yang jauh lebih tinggi - ada yang mencapai wilayah volt terra-elektron dari sinar sinar gamma atas / domain sinar kosmik bawah.
Sementara pulsar bergerak jauh dari primer bintang, ia menemui zarah-zarah bermuatan yang lebih sedikit dan lebih sedikit, sementara ketumpatan foton cahaya yang dapat dilihat dari bintang tengah juga jatuh. Apabila ini berlaku, penyerakan foton berkurang dan sinaran sinkrotron mula mendominasi. Oleh kerana itu, sinar-X tahap kuasa yang lebih rendah mula menguasai tanda tenaga sistem ketika pulsar melambatkan dan menjauh dari bintang.
Akhirnya, terdapat dua titik di orbit pulsars di mana ia melintasi satah khatulistiwa cakera keadaan raksasa biru. Titik peralihan ini dapat menghasilkan banyak foton, elektron, positron dan bahkan beberapa proton yang bertenaga super. Oleh kerana zarah-zarah yang dipercepat secara relativistik diciptakan, mereka berinteraksi dengan kawasan yang dapat menelurkan banyak zarah lain yang mampu memecah menjadi foton bertenaga tinggi dan zarah lain.
Dari makalah yang diterbitkan pada 13 Jun 2005, "Hingga kini pemahaman teori mengenai sistem yang kompleks ini, yang melibatkan angin pulsar dan bintang berinteraksi antara satu sama lain agak terhad kerana kurangnya pengamatan yang mengekang." Tetapi sekarang kerana IACTS (Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes) seperti H.E.S.S., ahli astronomi kini dapat menyelesaikan banyak sumber baru sinar gamma tenaga tinggi dari sistem lain seperti PSR B-1259-63 / SS 2883.
Dalam sistem PSR B-1259-63 / SS 2883, alam semestinya telah menyediakan astronom - dan ahli fizik - versi pemecut zarah tenaga yang sangat tinggi - yang semestinya terkandung dengan baik dan jarak yang selamat dari Bumi.
Ditulis oleh Jeff Barbour
