Астронет: С. И. Блинников/ИТЭФ Фото остатка сверхновой в жестком гамма-диапазоне http://variable-stars.ru/db/msg/1201291

Фото остатка сверхновой в жестком гамма-диапазоне
25.11.2004 23:31 | С. И. Блинников/ИТЭФ, Москва

Получено изображение остатка сверхновой в черенковских фотонах, порожденных ТэВ-ными гамма-квантами. Это подтверждает старые теории происхождения космических лучей при ускорении частиц на фронтах ударных волн.

Международная команда, работающая на установках HESS (High Energy Stereoscopic System) в Намибии, опубликовала первую фотографию объекта RX J1713.7-3946 в номере журнала Nature от 4 ноября 2004 г. Эта новость преподносилась как сенсация на многих сайтах, однако, это далеко не первое наблюдение ТэВ-ных фотонов от остатков сверхновых. Еще в 1998 г. в Astrophysical Journal были опубликованы данные Австралийско-Японской коллаборации CANGAROO (Collaboration of Australia and Nippon for a GAmma Ray Observatory in the Outback) о потоке от остатка сверхновой 1006 г., а затем и от остатка RX J1713.7-3946 - виновника последней сенсации. Действительная новость состоит в том, что предыдущие наблюдения имели более низкое угловое разрешение и не могли продемонстрировать корреляцию ТэВ-ных фотонов с ударными волнами, наблюдаемыми, например, в рентгеновском диапазоне.

Гамма-фотоны не могут проникнуть сквозь толщу земной атмосферы. Благодаря комптон-эффекту они производят маленькие ливни из электронов, летящих со скоростью больше скорости света в воздухе. Такие электроны порождают фотоны видимого света вследствие эффекта Вавилова-Черенкова. Именно эти ливневые черенковские фотоны и регистрируются фотоумножителями, расположенными по 960 штук в фокусах гигантских 13-метровых зеркал установки HESS. Результат HESS был получен на стереоскопической паре черенковских телескопов (из четырех построенных), причем было достигнуто разрешение около 0.1 градуса - с такой точностью удается восстановить начальную траекторию исходного гамма-фотона, порождающего ливень в небе над установкой. Сам остаток RX J1713.7-3946 имеет угловой размер немного больше градуса, так что некоторые детали, обнаруженные в рентгене, стали различимы и в жестком гамма-диапазоне.

Расстояние до остатка RX J1713.7-3946 известно плохо - в литературе принимались значения и в 6 кпк, и в 1 кпк. В последнее время склоняются к меньшей шкале расстояний, т.е. к меньшему линейному размеру, а значит и к более молодому возрасту остатка - около двух тысяч лет. От многих других остатков его рентгеновский спектр отличается полным отсутствием спектральных линий самых распространенных элементов, которые обычно непринужденно объясняются тепловым свечением горячей плазмы. Поэтому уже давно заподозрили, что в RX J1713.7-3946 мы видим мощное проявление процессов ускорения частиц - космических лучей, создающих нетепловой непрерывный спектр в рентгене и в гамма-диапазоне.

Механизм ускорения космических лучей был предложен полвека назад Ферми для протонов, хаотически сталкивающихся с межзвездными облаками (посредством вмороженного в эти облака магнитного поля). В первоначальной форме механизм Ферми не очень эффективен. Прорыв в теории произвел Г.Ф.Крымский (1977), который показал, что этот механизм должен гораздо сильней ускорять частицы на фронтах ударных волн в остатках сверхновых, скорости которых на порядки выше скоростей облаков. Изображение остатка RX J1713.7-3946 и его степенной спектр качественно подтверждают теорию.

Дальнейшие наблюдения на полной установке HESS позволят лучше различить детали и получить их спектры по отдельности. Это поможет установить, в каких частях остатка мы наблюдаем гамма-фотоны от быстрых электронов за счет комптон-эффекта, а в каких мы видим больше распады пионов, рожденных тяжелыми частицами космических лучей в межзвездной среде.

Примечание

Команда High Energy Stereoscopic System (HESS) состоит из ученых Германии, Франции, Великобритании, Чехии, Ирландии, Армении, Южной Африки и Намибии.

Источник новости: Nature 432, 75 - 77 (04 November 2004); doi:10.1038/nature02960