Pulsary to rodzaj gwiazdy neutronowej powstałej w eksplozji supernowej pod koniec życia masywnej gwiazdy. Pulsar jest niewielkim obiektem o średnicy około 20 kilometrów, bardzo szybko rotującym wokół własnej osi i emitujący wiązkę promieniowania elektromagnetycznego. To promieniowanie może być na Ziemi obserwowane tylko wtedy, gdy wiązka ta skierowana jest w stronę Ziemi. Niczym latarnia morska, wirująca gwiazda neutronowa omiata swoją wiązką otoczenie. Za każdym obrotem, gdy przez chwilę jej dżet promieniowania skierowany jest w stronę Ziemi, astronomowie obserwują impuls promieniowania. Stąd jesteśmy w stanie precyzyjnie określić tempo rotacji pulsarów. Dzięki temu wiemy, że część z nich na pełen obrót potrzebuje kilku sekund, a część wykonuje kilkaset obrotów w ciągu jednej sekundy.
Choć trudno sobie wyobrazić obiekt o średnicy 20 kilometrów i masie Słońca rotujący w tempie kilkuset obrotów na sekundę, to mają one jeszcze inne zaskakujące cechy.
Naukowcy badający pulsar Vela (PSR J0835-4510) powstały w eksplozji supernowej typu II, do której doszło 11 000 lat temu, jakieś 800 lat świetlnych od nas dostrzegli teraz, że emituje on zaskakująco energetyczne promieniowanie.
Czytaj także: W Drodze Mlecznej czai się coś osobliwego. To dopiero drugi taki obiekt znany nauce
Do badań pulsara wykorzystano sieć High Energy Stereoscopic System w Namibii. Dzięki temu instrumentowi udało się ustalić, że pulsar emituje 20 bilionów elektronowoltów, co automatycznie oznacza, że jest to najbardziej energetyczny pulsar w historii. Wyniki obserwacji opisano szczegółowo w artykule naukowym opublikowanym w periodyku Nature Astronomy. Naukowcy przyznają, że jak na razie trudno jest im wyjaśnić, w jaki sposób pulsar jest w stanie emitować tak ekstremalne promieniowanie, a tym samym stanowi on swoisty stress-test dla teorii opisujących ewolucję gwiazd.
Do emisji wiązek promieniowania przez pulsar dochodzi w wyniku wyrywania przez silne pole magnetyczne naładowanych cząstek z powierzchni. Tak wyrwane cząstki wyrzucane są wzdłuż linii pola magnetycznego z biegunów magnetycznych gwiazdy. Wraz z rozwojem wiedzy o pulsarach naukowcy odkrywali obiekty tego typu emitujące promieniowanie o coraz wyższych energiach, rzędu biliona elektronowoltów (Pulsar Kraba, 2016 r.).
W ramach najnowszego projektu badawczego zespół naukowców przeanalizował dane zebrane podczas 80 godzin obserwacji pulsara za pomocą sieci radioteleskopów z Namibii. Instrumenty te poszukują poświaty, która powstaje gdy promieniowanie wysokoenergetyczne emitowane w odległych rejonach wszechświata uderza w cząsteczki ziemskiej atmosfery. W danych udało się zidentyfikować 78 wyjątkowo energetycznych cząstek, które pochodziły z pulsara oddalonego od nas o około 1000 lat świetlnych w gwiazdozbiorze Żagla (Vela). Pomiary wykazały, że cząstki te miały 20 razy wyższą energię od pulsara w Krabie.
Czytaj także: Zidentyfikowali najjaśniejszy znany pulsar spoza Drogi Mlecznej. Wcześniej uważali go za coś zupełnie innego
Powstaje zatem pytanie o to, w jaki sposób generowane jest tak energetyczne promieniowanie elektromagnetyczne. Badacze podejrzewają, że wyemitowane przez pulsar promieniowanie wzmacniane jest przez zderzenia z innymi szybkimi cząstkami, np. elektronami. Mechanizm tego wzmacniania jest jednak wciąż nieznany.
Tak czy inaczej, jest to kolejny dowód wspierający coraz popularniejsze wśród naukowców przekonanie o tym, że tysiące kilometrów od pulsara linie jego pola magnetycznego zderzają się ze sobą i dochodzi do procesu rekoneksji magnetycznej, w którym cząstki wystrzeliwane są z ogromnymi prędkościami w przestrzeń międzygwiezdną. Problem jedynie w tym, że opisywanym wyżej pulsar Vela znajduje się już na granicy tego, ile energii może powstawać w ten sposób. Jeżeli wkrótce odkryte zostanie promieniowanie jeszcze bardziej energetyczne, będzie trzeba poszukać nowego wyjaśnienia.