За допомогою рентгенівської обсерваторії НАСА «Чандра» астрономи сфотографували пучок матерії та антиматерії довжиною 60 трильйонів кілометрів. Рекордний промінь харчується від пульсара, що швидко обертається колапсуючої зірки з сильним магнітним полем.
Завдяки своєму величезному масштабу цей промінь може допомогти пояснити дивовижно велику кількість позитронів, аналогів електронів в антивіщенні, по всій галактиці Чумацький Шлях.
Астрономи вперше виявили промінь (або нитку) в 2020 році, але не знали його повної довжини, оскільки вона виходила за межі детектора обсерваторії. Нові спостереження Chandra, зроблені в лютому і листопаді 2021 року, показують, що нитка приблизно втричі довша, ніж припускали астрономи спочатку. Нитка охоплює приблизно половину діаметра повного Місяця на небі, що робить її пульсар найдовшим з пульсарів, якщо дивитися з Землі.
«Дивно, що пульсар діаметром лише 15 кілометрів може створювати структуру настільки велику, що ми можемо бачити її за тисячі світлових років», - сказав Мартін де Вріс зі Стенфордського університету в Пало-Альто, який керував дослідженням.
«При тому ж відносному розмірі, якби нитка простягалася від Нью-Йорка до Лос-Анджелеса, пульсар був би приблизно в 100 разів менше, ніж найдрібніший об'єкт, видимий неозброєним оком».
Пульсар називається PSR J2030 + 4415 і знаходиться приблизно в 1600 світлових роках від Землі. Цей об'єкт розміром з місто обертається приблизно тричі на секунду, швидше, ніж більшість стельових вентиляторів.
Отримані результати може дати нове уявлення про джерело антиматерії Чумацького Шляху, яка схожа на звичайну матерію, але з перевернутими електричними зарядами. Наприклад, позитрон є позитивно зарядженим еквівалентом електрону.
Переважна більшість Всесвіту складається зі звичайної речовини, а не з антивіщення. Вчені, однак, продовжують знаходити докази щодо великої кількості позитронів у детекторах на Землі, що призводить до питання: які можливі джерела цієї антиматерії?
Дослідники вважають, що пульсари, такі як PSR J2030 + 4415, можуть бути однією з відповідей. Поєднання двох крайнощів - швидкого обертання і сильних магнітних полів пульсарів - призводить до прискорення частинок і високоенергетичного випромінювання, що створює пари електронів і позитронів. (Звичайний процес перетворення маси в енергію, визначений, як відомо, зрівнянням Альберта Ейнштейна E = mc2, звертається назад, і енергія перетворюється на масу.)
Можливо, пульсар випускає ці позитрони в галактику. Пульсари генерують вітри із заряджених частинок, які зазвичай укладені в межах їх потужних магнітних полів.
Пульсар рухається в міжзоряному просторі зі швидкістю понад мільйон кілометрів на годину, а за ним слідує вітер. Перед пульсаром рухається ударна хвиля газу, подібно скупченню води перед рухомим човном. Однак близько 20-30 років тому рух головної ударної хвилі, мабуть, зупинився, і пульсар наздогнав її, що призвело до взаємодії з міжзоряним магнітним полем, що йде майже по прямій лінії зліва направо.
«Це, ймовірно, викликало витік частинок», - кажуть вчені. «Магнітне поле пульсарного вітру з'єдналося з міжзоряним магнітним полем, і високоенергетичні електрони і позитрони вирвалися назовні через сопло, утворене з'єднанням».
Коли частинки потім рухалися вздовж цієї міжзоряної лінії магнітного поля зі швидкістю приблизно в одну третину швидкості світла, вони освітлювали її в рентгенівських променях. Це справило довгу нитку, яку побачила Чандра.
Раніше астрономи спостерігали великі ореоли навколо прилеглих пульсарів у гамма-випромінюванні, що означає, що енергійні позитрони зазвичай насилу просочуються в галактику. Це підриває ідею про те, що пульсари пояснюють виявлений вченими надлишок позитронів.
Однак нещодавно виявлені пульсарні нитки, такі як PSR J2030 + 4415, показують, що частинки дійсно можуть виходити в міжзоряний простір і в кінцевому підсумку досягати Землі.
Стаття про дослідження була опублікована в The Astrophysical Journal.