Астрономы обнаружили в космосе гигантский луч антивещества
Ученые сфотографировали луч материи и антиматерии длиной 65 трлн км с помощью рентгеновской обсерватории НАСА «Чандра». Гигантская нить питается от пульсара — быстро вращающейся мини-звезды с сильным магнитным полем. Благодаря своему огромному масштабу этот луч может объяснить удивительно большое количество позитронов, частиц антивещества, во всей галактике Млечный Путь.
Научная статья принята к публикации в Astrophysical Journal, прочесть ее можно в архиве препринтов.
Астрономы впервые обнаружили луч в 2020 году, но не знали, насколько он на самом деле длинен, потому что он выходил за пределы детектора «Чандры». Новые наблюдения в феврале и ноябре 2021 года показывают, что нить примерно в три раза длиннее, чем казалось первоначально. Если смотреть с Земли, она бы занимала примерно половину диаметра полной Луны на небе. Это самый длинный джет пульсара за всю историю наблюдений.
«Удивительно, что пульсар диаметром всего 12 км может создавать структуру настолько большую, что мы можем видеть ее за тысячи световых лет», — сказал Мартин де Врис из Стэнфордского университета в Пало-Альто (США), который руководил исследованием.
Пульсар называется PSR J2030+4415 и находится примерно в 1600 световых годах от Земли. Этот объект размером с небольшой город вращается примерно три раза в секунду — быстрее, чем большинство потолочных вентиляторов.
Открытие может дать новое представление об источнике антиматерии Млечного Пути, которая похожа на обычную материю, но с перевернутыми электрическими зарядами. Например, позитрон является положительно заряженным эквивалентом электрона.
Почти вся Вселенная состоит из обычной материи, антивещества крайне мало. Однако все же не так мало, как предполагают расчеты, что приводит к вопросу: каковы возможные источники этой антиматерии?
Исследователи считают, что пульсары, такие как PSR J2030+4415, могут быть одной из причин. Сочетание двух крайностей — быстрого вращения и сильных магнитных полей пульсаров — приводит к ускорению частиц и высокоэнергетическому излучению, создающему пары электронов и позитронов.
Пульсары генерируют потоки заряженных частиц, которые обычно заключены в пределах их мощных магнитных полей. PSR J2030+4415 движется в межзвездном пространстве со скоростью около 450 км/с, а за ним следует поток частиц. Перед ним несется ударная волна газа, подобно скоплению воды перед движущейся лодкой. Однако около 20–30 лет назад движение головной ударной волны, по-видимому, остановилось. Это значит, что пульсар догнал ее, и это привело к взаимодействию с межзвездным магнитным полем, идущим почти по прямой линии слева направо.
«Это, вероятно, вызвало утечку частиц. Магнитное поле пульсарного ветра соединилось с межзвездным магнитным полем, и высокоэнергетические электроны и позитроны вырвались наружу через сопло, образованное этим соединением», — сказал соавтор Роджер Романи, также из Стэнфорда.
Когда частицы затем двигались вдоль этой межзвездной линии магнитного поля со скоростью, примерно равной трети скорости света, они светились в рентгеновских лучах, которые увидела «Чандра».
Ранее астрономы наблюдали большие ореолы вокруг близлежащих пульсаров в гамма-излучении, что означает, что позитроны обычно с трудом просачиваются в Галактику. Это ставило под сомнение идею о том, что пульсары объясняют избыток позитронов. Однако недавно обнаруженные пульсарные нити PSR J2030+4415 показывают, что частицы действительно могут выходить в межзвездное пространство и в конечном итоге достигать Земли.
