Astronomowie odkryli na niebie źródło promieniowania gamma, które działa jak naturalny zegar. Na każdej orbicie czarna dziura lata przez gwiezdny wiatr niebieskiej gwiazdy i przyspiesza cząstki do poziomów promieniowania gamma. Po raz pierwszy odkryto źródło promieni gamma o tak regularnym harmonogramie.
Astronomowie korzystający z H.E.S.S. Teleskopy odkryły pierwszy kiedykolwiek modulowany sygnał z kosmosu w bardzo wysokich promieniach gamma - najbardziej energetyczny taki sygnał, jaki kiedykolwiek zaobserwowano. Regularne sygnały z kosmosu znane są od lat 60. XX wieku, kiedy odkryto pierwszy pulsar radiowy (nazywany Little Green Men-1 ze względu na swoją regularną naturę). Jest to pierwszy raz, kiedy sygnał jest widziany przy tak wysokich energiach - 100 000 razy wyższy niż wcześniej znany - i jest zgłaszany dzisiaj (24 listopada) w czasopiśmie Journal Astronomy and Astrophysics.
Sygnał pochodzi z systemu o nazwie LS 5039, który został odkryty przez H.E.S.S. zespół w 2005 roku. LS5039 to układ podwójny utworzony z masywnej niebieskiej gwiazdy (20 razy większej niż masa Słońca) i nieznanego obiektu, być może czarnej dziury. Oba obiekty krążą wokół siebie w bardzo niewielkiej odległości, zmieniając się jedynie między 1/5 a 2/5 odległości Ziemi od Słońca, z jedną orbitą wykonywaną co cztery dni.
„Sposób, w jaki zmienia się sygnał promieniowania gamma, sprawia, że LS5039 jest wyjątkowym laboratorium do badania przyspieszenia cząstek w pobliżu zwartych obiektów, takich jak czarne dziury”. Wyjaśniła dr Paula Chadwick z University of Durham, brytyjski członek zespołu H.E.S.S.
Różne mechanizmy mogą wpływać na sygnał promieniowania gamma docierającego do Ziemi, a obserwując zmiany sygnału, astronomowie mogą się wiele dowiedzieć o układach podwójnych, takich jak LS 5039, a także o efektach zachodzących w pobliżu czarnych dziur.
Gdy leci w kierunku niebiesko-gigantycznej gwiazdy, kompaktowy towarzysz jest wystawiony na silny gwiezdny „wiatr” i intensywne światło promieniowane przez gwiazdę, co pozwala z jednej strony przyspieszyć cząstki do wysokich energii, ale jednocześnie promieniom gamma wytwarzanym przez te cząstki coraz trudniej jest uciec, w zależności od orientacji układu względem nas. Wzajemne oddziaływanie tych dwóch efektów leży u podstaw złożonego wzorca modulacji.
Sygnał promieniowania gamma jest najsilniejszy, gdy zwarty obiekt (uważany za czarną dziurę) znajduje się przed gwiazdą widzianą z Ziemi, a najsłabszy, gdy znajduje się za gwiazdą. Uważa się, że promienie gamma powstają jako cząsteczki, które są przyspieszane w atmosferze gwiazdy (wiatr gwiezdny), oddziałując na zwarty obiekt. Zwarty obiekt działa jak sonda środowiska gwiazdy, pokazując, jak zmienia się pole magnetyczne w zależności od odległości od gwiazdy, odzwierciedlając zmiany w sygnale promieniowania gamma.
Ponadto efekt geometryczny dodaje kolejną modulację do strumienia promieniowania gamma obserwowanego z Ziemi. Wiemy, odkąd Einstein wyprowadził swoje słynne równanie (E = mc2), że materia i energia są równoważne oraz że pary cząstek i antycząstek mogą się wzajemnie anihilować, dając światło. Symetrycznie, gdy bardzo energetyczne promienie gamma spotykają się ze światłem z masywnej gwiazdy, można je przekształcić w materię (w tym przypadku parę elektron-pozytron). Tak więc światło gwiazdy przypomina, dla promieni gamma, mgłę, która maskuje źródło promieni gamma, gdy zwarty obiekt znajduje się za gwiazdą, częściowo zasłaniając źródło. „Okresowa absorpcja promieni gamma jest dobrą ilustracją produkcji par materii i antymaterii przez światło, chociaż przesłania także widok akceleratora cząstek w tym układzie”, powiedział Guillaume Dubus, Astrophysical Laboratory of the Grenoble Observatory, LAOG.
Oryginalne źródło: PPARC News Release
