קרניים קוסמיות - חלקיקים שהאיצו לקרבת מהירות האור - זורמים מהשמש שלנו כל הזמן, אם כי הם אטים באופן חיובי לעומת מה שנקרא קרני קוסם אולטרה-גבוהה אנרגיה (UHECRs). סוגים אלו של קרניים קוסמיות מקורם במקורות מחוץ למערכת השמש, והם הרבה יותר אנרגטיים מאלו מהשמש שלנו, אם כי גם נדירים בהרבה. המיזוג בין גמד לבן לכוכב נויטרונים או חור שחור עשוי להיות מקור אחד לקרניים אלה, ומיזוגים כאלה עשויים להתרחש לעתים קרובות מספיק כדי להיות המקור המשמעותי ביותר לחלקיקים אנרגטיים אלה.
נתוני מהירות הרדיאלי Sloan White dwArf סקר כרייה (SWARMS) - המהווה חלק מסקר השמיים הדיגיטלי Sloan - חשף לאחרונה מערכת בינארית של חפצים אקזוטיים במרחק של 50 פרק בלבד ממערכת השמש. מערכת זו, ששמה SDSS 1257 + 5428, נראית ככוכבת ננסית לבנה שמקיפה כוכב נויטרונים או חור שחור בעל מסה נמוכה. פרטים על המערכת וגילויה הראשוני ניתן למצוא בעיתון מאת קרלס באנדס, et al. כאן.
מחבר משותף טוד תומפסון, עוזר פרופסור במחלקה לאסטרונומיה באוניברסיטת אוהיו, טוען במכתב שפרסם לאחרונה מכתבי העיתון האסטרופיסי שמערכת מסוג זה ומיזוג עוקב של שרידי כוכבים אקזוטיים אלה עשויים להיות דבר שבשגרה ויכול להסביר את כמות ה- UHECRs שנצפים כיום. המיזוג בין הגמד הלבן לכוכב הנויטרונים או החור השחור עשוי ליצור חור שחור בעל מסה נמוכה, מה שמכונה חור שחור "תינוק".
תומפסון כתב בראיון למייל:
"נחשבים כוכבי ננס לבן / כוכב נויטרונים או בינארי חור שחור נחשבים לנדירים למדי, אם כי ישנו טווח עצום במספר לכל גלקסיה דמוי שביל החלב בספרות. SWARMS היה הראשון לזהות מערכת כזו בטכניקת "מהירות רדיאלית", והראשון שמצא חפץ כזה בקרבת מקום, נמצא במרחק של 50 פרק בלבד (בערך 170 שנות אור). מסיבה זו זה היה מפתיע מאוד, והקרבה היחסית שלו היא שאפשרה לנו לטעון כי מערכות אלה חייבות להיות נפוצות למדי בהשוואה לרוב הציפיות הקודמות. SWARMS היה צריך להיות בר מזל מאוד לראות משהו כל כך נדיר כל כך קרוב אליו. "
תומפסון ואח '. טוענים כי סוג זה של מיזוג עשוי להיות המקור המשמעותי ביותר ל- UHECRs בגלקסיית שביל החלב, וכי יש להתמזג בגלקסיה בערך כל 2,000 שנה. סוגים אלו של מיזוגים עשויים להיות מעט פחות נפוצים מסופרנובות מסוג Ia, שמקורן במערכות בינאריות של גמדים לבנים.
גמד לבן המתמזג עם כוכב נויטרונים ייצר גם חור שחור בעל מסה נמוכה בערך פי 3 ממסת השמש. תומפסון אמר, "למעשה, סביר להניח כי תרחיש זה מכיוון שאנו חושבים שכוכבי נויטרונים אינם יכולים להתקיים מעל פי 2-3 ממסת השמש. הרעיון הוא ש- WD תשתבש ותצטבר על כוכב הנויטרונים ואז כוכב הנויטרונים יקרוס לחור שחור. במקרה זה, אנו עשויים לראות את האות של היווצרות BH בגלי הכובד. "
גלי הכובד המיוצרים במיזוג כזה יהיו מעל לטווח הניתן לגילוי על ידי מצפה הכוכבים "Interferometer Gravitational-Wave Wave" (LIGO), מכשיר שמשתמש בלייזרים לגילוי גלי כוח הכבידה (שאף אחד מהם לא התגלה ... עדיין), ואולי אף מצפה גלים בסיסי מרווח, אנטנת חלל אינטרפרומטר הלייזר של נאס"א, LISA.
לקרניים קוסמיות נפוצות המגיעות מהשמש שלנו יש אנרגיה בסולם של 10 ^ 7 עד 10 ^ 10 אלקטרונים וולט. קרניים קוסמיות במיוחד בעלות אנרגיה גבוהה במיוחד הן תופעה נדירה, אך הן עולות על 10 ^ 20 וולט אלקטרונים. כיצד מערכות כמו SDSS 1257 + 5428 מייצרות קרניים קוסמיות של אנרגיה כה גבוהה? תומפסון הסביר שיש שתי אפשרויות מרתקות לא פחות.
ראשית, היווצרות חור שחור ודיסק ההקרדה שלאחר מכן מהמיזוג יפיקו מטוס דומה לאלה שנראו במרכז הגלקסיות, הסימן המוכשר של קוואזאר. למרות שהמטוסים הללו יהיו קטנים בהרבה, גלי ההלם בקדמת הסילון היו מאיצים חלקיקים לאנרגיות הדרושות ליצירת UHECRs, אמר תומפסון.
בתרחיש השני, כוכב הנויטרונים גונב את החומר מהבן לוויה הגמדי הלבן, וההתאמה הזו מתחילה שהוא מסתובב במהירות. הלחצים המגנטיים הבונים על פני כוכב הנויטרונים, או "מגנטר", היו מסוגלים להאיץ את כל החלקיקים הקיימים אינטראקציה עם השדה המגנטי העז לאנרגיות גבוהות במיוחד.
היצירה של קרניים קוסמיות אולטרה-גבוה-אנרגיה על ידי מערכות כאלה היא תיאורטית ביותר, ועד כמה הן נפוצות בגלקסיה שלנו היא רק הערכה. זה לא ברור כל כך זמן קצר לאחר גילוי SDSS 1257 + 5428 אם האובייקט המלווה של הגמד הלבן הוא חור שחור או כוכב נויטרונים. אולם העובדה ש- SWARMS גילתה תגלית שכזו מוקדם כל כך בסקר מעודדת לגילוי מערכות בינאריות אקזוטיות נוספות.
"לא סביר ש- SWARMS יראו 10 או 100 מערכות נוספות כאלה. אם זה היה קורה, שיעור המיזוגים הללו יהיה גבוה מאוד (ללא ספק). עם זאת, הופתענו פעמים רבות בעבר. עם זאת, בהתחשב בשטח הכולל של השמים שנסקרו, אם ההערכה שלנו לגבי שיעור המיזוגים הללו נכונה, SWARMS אמור לראות רק כ -1 מערכת נוספת כזו, והם עשויים לראות אף אחד מהם. סקר דומה בשמי הדרום (אין כרגע שום דבר המשווה לסקר השמיים הדיגיטליים Sloan, עליו מבוססת SWARMS) אמור להקים בערך מערכת כזו ", אמר תומפסון.
תצפיות על SDSS 1257 + 5428 כבר נעשו באמצעות מצפה הרנטגן של סוויפט, וכמה מדידות נערכו בספקטרום הרדיו. לא נמצא מקור של קרני גמא במיקום המערכת באמצעות הטלסקופ פרמי.
תומפסון אמר, "ככל הנראה התצפית החשובה ביותר במערכת היא להשיג מרחק אמיתי באמצעות פראלקס. כרגע המרחק מבוסס על תכונותיו של הגמד הלבן שנצפה. בעקרון,
זה אמור להיות קל יחסית לצפות במערכת במהלך השנה הבאה ולקבל מרחק parallax, מה שיקל על רבים מהאי ודאות סביב המאפיינים הפיזיים של הגמד הלבן. "
מקור: ארקסיב, ראיון דוא"ל עם טוד תומפסון
