Загадка Крабовидной туманности

Крабовидная туманность является источником сильнейшего постоянного гамма-излучения в космосе. Это излучение имеет очень высокую энергию, вплоть до 100 Гэв. Об этом астрономы знали давно. Но недавно новые данные, полученные телескопом Veritas, позволили зафиксировать пульсирующее гамма-излучение экстремально высоких энергий.

До настоящего времени астрономы ничего не знали об этих пульсациях. VERITAS представляет собой сложную систему четырёх двенадцатиметровых телескопов, в которых используется метод Черенкова для обнаружения гамма-излучения высоких энергий. Телескоп расположен в Аризоне и является американским эквивалентом двух европейских телескопов Черенкова, которые называются MAGIC и HESS.

Метод российского физика Павла Алексеевича Черенкова, лауреата Нобелевской премии, заключается в использовании земной атмосферы в качестве детектора гамма-лучей. Фотоны очень высоких энергий взаимодействуют с ядрами атомов, в результате чего создаётся каскад заряженных частиц. Они способны двигаться быстрее света в атмосферном воздухе, производя вспышки. Эти вспышки, называемые вспышками радиации Черенкова, и фиксируются наземными телескопами.

Камера телескопа представляет собой систему фотоувеличителей, с помощью которых можно увидеть «душ» из светящихся вспышек, которые происходят на высоте 10-20 километров над землёй. Этот «душ» несёт информацию о том, откуда пришло гамма-излучение и о величине его энергии.

Крабовидная туманность образовалась на месте вспышки сверхновой, которую наблюдали древние китайские и арабские астрономы в 1054 году. Вспышка была видна на протяжении двадцати трёх дней даже в дневное время и была воспринята как божественное знамение.

Расположенная на расстоянии около 6500 световых лет от Земли, туманность имеет диаметр в 11 световых лет и расширяется со скоростью 1500 км/с. Впервые туманность была открыта Джоном Бэвисом в 1731 году. Своё название она получила от рисунка астронома Уильяма Парсонса, в его наброске она напоминала краба. Крабовидная туманность доступна для наблюдения в самые скромные телескопы и даже бинокли, она выглядит, как размазанное пятно.

В 1969 году было установлено, что туманность имеет пульсирующее излучение в радиодиапазоне. Регулярные импульсы свидетельствуют о наличии в туманности сильно магнетизированной нейтронной звезды. Это сколлапсировавшее ядро звезды, взорвавшейся в 1054 году. Нейтронная звезда имеет диаметр всего 30 км и вращается со скоростью тридцать раз в секунду. С этой же периодичностью наземные телескопы фиксируют импульсы в оптическом, рентгеновском и гамма-диапазоне.

В 2008 году MAGIC впервые зафиксировал пульсирующее излучение с энергией немного выше 25 ГэВ, приходящее от Крабовидной туманности.

Телескоп VERITAS имеет гораздо более совершенные технические характеристики и более высокую чувствительность, чем MAGIC.

Поэтому астрономы возлагали на него большие надежды. Американские учёные непрерывно наблюдали за Крабовидной туманностью с 2007-го по 2011 год. Они обнаружили пульсирующее гамма-излучение с энергией свыше 100 ГэВ, вплоть до 400 ГэВ! В общем потоке излучения имеется около 1% фотонов с такими невероятными энергиями.

Это излучение, по мнению учёных, никак не может испускаться из магнитных полюсов нейтронной звезды, расположенной в центре туманности. Они полагают, что источник этого необычного мощного излучения находится на расстоянии около десяти звёздных радиусов от поверхности тридцатикилометровой звезды. Современная астрофизика не может объяснить, что это за источник и почему возникает излучение.

Нужно заметить, что это не единственная загадка, которую подбросил учёным этот небесный объект, напоминающий морское животное. До сих пор не получил объяснения тор, который виден как полоса с востока на запад. Тор составляет 25% всего видимого выброса вещества в туманности и на 95% состоит из гелия. Правдоподобного объяснения структуры тора пока ещё нет.

Мария БУУК