Milisekund Pulsar Binární soubory mohou produkovat přebytek 511 KEV fotonů pozorovaných v galaxii. Tyto systémy by mohly odhalit skryté pulsary a dokonce i exoplanety.
Mnoho astrofyziků věnuje svou práci sledování původu fotonů, protože některé typy jsou úzce spojeny s konkrétními kosmickými procesy. Identifikace, odkud tyto fotony pocházejí, by mohlo pomoci vyřešit hlavní otázky v astrofyzice. Jeden obzvláště zajímavý případ zahrnuje fotony na linii „511 Kev“, které se objevují v neobvykle vysokém počtu poblíž galaktického jádra.
Žádný známý zdroj je nevytváří v dostatečné hojnosti. Nedávná studie Zacharyho Metzlera a Zorawara Wadiasingha z University of Maryland a NASA„Goddard Space Flight Center, navrhuje, aby milisekundový Pulsar (MSP) binární soubory mohl být významným přispěvatelem.
Význam fotonů 511 kev
Proč jsou fotony 511 keV tak důležité? Jméno se týká jejich energetické hladiny, 511 kiloelektronvoltů, což odpovídá vlnové délce 2,427 pikometorů-pevně je položí v gama paprsku elektromagnetického spektra. To, co je dělá zvláštními, je to, že jsou vyráběny prostřednictvím tzv. „Annihilační linie“.
Navzdory zlověstnému zvuku zde „zničení“ popisuje kolizi pozitronu a elektronu. Když se tyto opačně nabité částice setkávají, jsou přeměněny na energii ve formě fotonů 511 keV. Pokud vědci mohou určit, co generuje přebytek těchto fotonů poblíž galaktického centra, odhalí také dostatečný zdroj zničení elektronů-pozisitu.
Možné astrofyzikální zdroje
Bylo navrženo mnoho možných původů pro 511 KEV fotonů, včetně binárních rentgenových systémů proudu a dokonce i zničení temné hmoty. Nicméně, Dr. Metzler a Wadiasingh tvrdí, že konkrétní typ binárního pulsaru by mohl hrát hlavní roli. Tyto systémy, známé jako binární soubory milisekundového pulsaru (MSP), obsahují pulsar, který se točí jednou za několik milisekund. Takové pulsary jsou již pozoruhodné kvůli extrémním fyzickým silám, ale když jsou spárovány s doprovodnou hvězdou – což nemusí být nutně Pulsar – interakce se stávají ještě složitějšími a zajímavými.
Ve své studii autoři modelovali několik konfigurací binárních souborů MSP. Jejich výsledky odhalily charakteristické rysy, které navrhují, stojí za to prozkoumat pomocí dalekohledů gama paprsků a detektory gravitačních vln, protože kombinace obou observačních metod by poskytla nejjasnější obraz binárních souborů MSP. Zdůrazňují tři specifické cesty objevu jako obzvláště slibné.
Stopy exoplanet a složení hvězd
Za prvé, autoři se domnívají, že podrobnosti o jakýchkoli doprovodných exoplanetech by mohly být objeveny analýzou výstupu binárního MSP. Signál 511 KEV může kolísat na základě orbitální dynamiky systému a vytvářet červené/modré posuny, jak se hvězdy pohybují kolem sebe a možná kolem možného exoplanet. Astronomové se navíc mohou dozvědět o složení doprovodné hvězdy v systému analýzou změn v „efektivitě výroby“ 511 KV fotonů, které se liší podle typů materiálu přítomných v doprovodné hvězdě. Tyto orbitální dynamiky a informace o složení materiálu by mohly odhalit potenciální exoplanety, které se v systému ukrývají.
https://www.youtube.com/watch?v=eydnz-rf0rc
Druhou potenciální cestou pro výzkum je hledání „ultrakompaktních systémů“, kde MSP a její doprovodná hvězda jsou ve velmi těsné blízkosti. Obvykle jsou přeskočeny v průzkumech Pulsar, protože algoritmy používané k prohledávání astronomických dat nemohou analyzovat interakce mezi oběma hvězdami, aby je rozlišily, což v podstatě z něj činí částečné slepé místo v astronomické literatuře.
Ultra-kompaktní systémy s MSP by však vytvořily masivní linie 511 keV, protože paprsek Pulsar by však často procházel vnější atmosférou její doprovodné hvězdy a pokrýval hodně oblasti. To ponechává spoustu prostoru pro zničení elektronů/pozitronu, a proto spousta 511 fotonů KEV, které by měly být v těchto binárních konfiguracích znatelně silnější.
Odhalení skrytých pulsarů
Pulsarův paprsek také vede ke třetímu objevu samotných pulsarů, jejichž paprsek nepřechází přes Zemi. Obvykle se objevují pulsary, protože jejich „paprsek“ energie prochází přímo přes Zemi a našim detektorům se podaří vyzvednout jakoukoli energii, kterou paprsek odesílá, bez ohledu na to, jak daleko je. Astrofyzici však předpokládají, že existuje spousta pulsarů, jejichž paprsky nad námi vůbec nepřecházejí; Proto bychom o nich nemohli shromažďovat žádné údaje.
Binární soubory MSP by nám však umožnily vidět pulsary z nového úhlu – z 511 KEV fotonů vytvořených, když jejich paprsek zasáhne jejich doprovodnou hvězdu. Tyto fotony nejsou zdaleka tak směrové jako samotný paprsek Pulsar, takže i když paprsek přímo směřuje k Zemi, alespoň některé z 511 keV fotonů z zničení elektronů v horní atmosféře hvězdy-umožňují nám tangenciálně identifikovat, že pulsar zasáhne hvězdu s vysokým paprskem.
Jak autoři diskutují v článku, jejich práce je v tomto bodě jen teoretická, s nějakým modelováním, které s tím jde. Další generace detekčních nástrojů přichází online v příštích několika letech, včetně Comptonova spektrometru a Imager (COSI), očekává se, že bude spuštěn v roce 2027. S dodatečnou pozorovací silou těchto platforem by astronomové měli být schopni shromáždit dostatek dat pro testování této teorie a měli by být schopni vystopovat ještě více těchto zajímavých fotonů, bez jejich zdroje.
Reference: „ozářené pulsarské planety a společníci jako 511 Kev Positron Annihilation Line zdroje“ od Zacharyho Metzlera a Zorawara Wadiasingha, 3. září 2025, Arxiv.
Doi: 10,48550/arxiv.2503.10511
Přizpůsobeno z článku původně zveřejněného na Vesmír dnes.
Nikdy nezmeškáte průlom: Připojte se k zpravodaji Scitechdaily.
