Κατανοώντας την Υψηλής Ενέργειας Ακτινοβολία στα Πάλσαρς

 Δρ Κωνσταντίνος Καλαποθαράκος, University of Maryland, NASA.

Περίληψη: Τα πάλσαρς είναι στην πραγματικότητα απλές ηλεκτρομαγνητικές μηχανές που όμως λειτουργούν σε ακραίες φυσικές συνθήκες. Η πηγή ενέργειας στα πάλσαρς πηγάζει από την περιστροφή των τεράστιων μαγνητικών πεδίων η οποία τροφοδοτεί μαγνητουδροδυναμικούς ανέμους επιταχύνοντας ταυτόχρονα σωματίδια σε ενέργειες οι οποίες είναι ικανές να παράγουν GeV (ή ακόμα και TeV) φωτόνια. Την τελευταία δεκαετία, η πληθώρα παρατηρησιακών δεδομένων, η οποία προέρχεται κυρίως από το δορυφόρο Fermi, έχει φέρει μία επανάσταση στη μελέτη και στην κατανόηση της ακτινοβολίας ακτίνων γ των πάλσαρς. Πολύ πιο πρόσφατα παρατηρήσεις θερμικής ακτινοβολίας ακτίνων Χ από το NICER έδωσαν ισχυρές ενδείξεις ύπαρξης μαγνητικών πολυπόλων στην επιφάνεια των millisecond πάλσαρς. Αρχικά θα συζητήσω το πρόβλημα των πάλσαρς παρουσιάζοντας ταυτόχρονα βασικά μαγνητοσφαιρικά μοντέλα. Θα παρουσιάσω επίσης πρόσφατες μελέτες μας που δείχνουν ότι τα Fermi πάλσαρς βρίσκονται σε ένα τρισδιάστατο επίπεδο εμβαπτισμένο σε ένα τετρασδιάστατο χώρο που συνδέει θεμελιώδη παρατηρήσιμα μεγέθη (ολική λαμπρότητα στις ακτίνες γ, φασματική ενέργεια αποκοπής, μαγνητικό πεδίο επιφανείας και ρυθμό απώλειας ενέργειας). Το παρατηρούμενο αυτό θεμελιώδες επίπεδο συμπίπτει με τη θεωρητική σχέση που αντιστοιχεί στην ακτινοβολία καμπυλότητας (curvature radiation). Στη συνέχεια θα παρουσιάσω κινητικά (particle-in-cell) μοντέλα που αναπαράγουν τόσο τις μορφολογίες των παρατηρούμενων καμπυλών φωτός όσο και το θεμελιώδες επίπεδο των πάλσαρς ακτίνων γ. Θα παρουσιάσω επίσης Markov chain Monte Carlo εξερευνήσεις του παραμετρικού χώρου που οδηγούν στον προσδιορισμό λεπτομερών μαγνητικών δομών, οι οποίες αναπαράγουν την παρατηρούμενη από το NICER καμπύλη φωτός των θερμικών ακτίνων Χ. Θα δείξω ότι οι εκφυλισμοί μαγνητικού πεδίου που ανακαλύψαμε πρακτικά αίρονται, όταν ληφθεί υπόψη η καμπύλη φωτός ακτίνων γ (που παρατηρείται από το Fermi). Τέλος, θα αναφερθώ στα επόμενα βήματα αυτών των μελετών όπως επίσης και στην σημασία τους για τον ευρύτερο χώρο της αστροφυσικής υψηλών ενεργειών.

http://www.astro.upatras.gr/el/seminar/