Astrofizycy z obserwatorium H.E.S.S. w Namibii, w którego prace zaangażowani są badacze z Uniwersytetu Warszawskiego, odkryli promieniowanie gamma o najwyższej jak dotąd energii, pochodzące z pulsara Vela. Koordynatorem projektu na UW jest prof. Tomasz Bulik z Obserwatorium Astronomicznego. Wyniki międzynarodowego zespołu naukowców zostały opublikowane w czasopiśmie Nature Astronomy.

Pulsar Vela. Fot. domena publiczna / Wikimedia Commons

– Pulsary to pozostałości po gwiazdach, które spektakularnie eksplodowały jako supernowe. Wybuchy pozostawiają po sobie małą, martwą gwiazdę o średnicy zaledwie około 20 kilometrów, która obraca się bardzo szybko i ma ogromne pole magnetyczne – mówi prof. Tomasz Bulik z Obserwatorium Astronomicznego UW.

Wraz z międzynarodowym zespołem naukowców pracującym w obserwatorium H.E.S.S. w Namibii odkrył on pochodzące z pulsara promieniowanie gamma sięgające najwyższej energii, wynoszącej dwadzieścia teraelektronowoltów – mniej więcej dziesięć bilionów razy więcej energii od światła widzialnego. Jak wskazują badacze, to obserwacja trudna do pogodzenia z teorią produkcji takiego promieniowania gamma.

Rezultaty prac astrofizyków zostały opublikowane w artykule Discovery of a Radiation Component from the Vela Pulsar Reaching 20 Teraelectronvolts na łamach Nature Astronomy.

Kosmiczne latarnie morskie

– Pulsary emitują obracające się wiązki promieniowania elektromagnetycznego. Można je porównać do kosmicznych latarni morskich. Jeśli ich wiązka przesuwa się przez nasz układ słoneczny, obserwowane są błyski promieniowania w regularnych odstępach czasu. Tych błysków, nazywanych także pulsami promieniowania, można szukać w różnych zakresach energetycznych widma elektromagnetycznego – tłumaczy prof. Bulik.

Badacze uważają, że źródłem tego promieniowania są szybkie elektrony, które podróżują z powierzchni pulsara aż do samego końca jego magnetosfery, składajacej się z plazmy i pól elektromagnetycznych otaczających gwiazdę i razem z nią się obracających.

Pulsar Vela, który znajduje się na południowym niebie w konstelacji Żagla, jest najjaśniejszym pulsarem w paśmie radiowym widma elektromagnetycznego i najjaśniejszym stałym źródłem kosmicznego promieniowania gamma w zakresie gigaelektronowoltów (GeV). Obraca się około jedenastu razy na sekundę. Powyżej kilku GeV jego promieniowanie nagle się kończy. Naukowcy przypuszczają, że elektrony docierają do końca magnetosfery pulsara i uciekają z niej.

Dzięki obserwacjom z użyciem H.E.S.S. odkryto teraz nowy składnik promieniowania o jeszcze wyższych energiach, wynoszących nawet kilkadziesiąt teraelektronowoltów (TeV).

Ten bardzo wysokoenergetyczny składnik pojawia się w tych samych odstępach fazowych co obserwowany w zakresie GeV. Aby osiągnąć te energie, elektrony muszą podróżować nawet dalej niż magnetosfera, jednakże związek emisji z ruchem obrotowym jest taki sam jak dla emisji z rejonów blisko pulsara.

Pulsar Vela, oprócz innych swoich wyjątkowych własności, jest pulsarem o najwyższej odkrytej do tej pory energii promieniowania gamma.

Informacje o systemie H.E.S.S.

System Wysokoenergetycznej Stereoskopii (H.E.S.S.) to zestaw pięciu teleskopów czerenkowskich do obserwacji kosmicznego promieniowania gamma. Z obserwatorium korzystają badacze z różnych państw. Teleskopy znajdują się w Namibii, niedaleko góry Gamsberg. Cztery teleskopy H.E.S.S. rozpoczęły swoją pracę w latach 2002–2003, znacznie większy piąty teleskop – H.E.S.S. II – działa od lipca 2012 roku.

W badania H.E.S.S. zaangażowanych jest ponad 230 naukowców z czterdziestu jeden instytutów z piętnastu państw. W skład zespołu H.E.S.S. wchodzą astrofizycy z pięciu polskich instytucji naukowych: Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego, Centrum Astronomicznego im. M. Kopernika PAN w Warszawie, Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie, Instytutu Fizyki Jądrowej im. H. Niewodniczańskiego w Krakowie oraz Instytutu Astronomii Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu. Funkcję krajowego koordynatora projektu pełni prof. Rafał Moderski z Centrum Astronomicznego im. M. Kopernika PAN. Koordynatorem projektu na UW jest prof. Tomasz Bulik.