Ученые исследуют природу источника гамма-излучения очень высокой энергии TeV J2032+4130

Спектральное распределение энергии HAWC J2031+415. Автор: Alfaro et al., 2024.

С помощью обсерватории «Высотный Водный Черенков» (HAWC) международная группа астрономов наблюдала источник гамма-излучения очень высокой энергии, получивший обозначение TeV J2032+4130. Результаты наблюдательной кампании, представленные 3 июля на сервере препринтов arXiv, предоставляют важную информацию о природе этого источника.

Источники гамма-излучения с энергией фотонов от 100 ГэВ до 100 ТэВ называются источниками гамма-излучения очень высокой энергии (VHE), а источники с энергией фотонов выше 0,1 ПэВ известны как источники гамма-излучения сверхвысокой энергии (UHE). Природа этих источников до сих пор не совсем понятна; поэтому астрономы постоянно ищут новые объекты этого типа, чтобы охарактеризовать их, которые могли бы пролить больше света на их свойства в целом.

TeV J2032+4130 был идентифицирован в 2005 году в ходе эксперимента по астрономии гамма-лучей высоких энергий (HEGRA) как первый источник гамма-излучения VHE в диапазоне ТэВ, не имеющий аналога с более низкой энергией. Предыдущие наблюдения TeV J2032+4130 показали, что она состоит из двух источников, а именно HAWC J2030+409 и HAWC J2031+415, что совпадает с ветровой туманностью пульсара (PWN).

Также было обнаружено, что источником энергии для этой PWN, скорее всего, является пульсар PSR J2032+4127. На расстоянии около 4300 световых лет PSR J2032+4127 представляет собой длиннопериодическую двойную систему (с периодом обращения около 50 лет) со звездой, известной как MT91 213, которая примерно в 15 раз массивнее Солнца. Это делает его редким типом двойного ТэВного гамма-пульсара.

Теперь группа астрономов во главе с Рубеном Альфаро из Национального автономного университета Мексики использовала HAWC, чтобы более внимательно изучить TeV J2032+4130, сосредоточив внимание главным образом на возможной PWN HAWC J2031+415.

Наблюдения HAWC показали, что HAWC J2031+415 представляет собой расширенную область излучения, смоделированную как симметричную гауссиану. Область имеет спектральную форму степенного закона с экспоненциальной энергией обрезания примерно 19 ТэВ, что указывает на то, что это может быть PWN.

Астрономы пришли к выводу, что, учитывая его непосредственную близость к ТэВному J2032+4130, HAWC J2031+415, скорее всего, является высокоэнергетическим продолжением этого неопознанного источника. Они добавили, что, хотя четких доказательств энергозависимой морфологии нет, форма спектра соответствует форме типичного PWN.

Более того, наблюдаемый энергетический баланс HAWC J2031+415 оказался на уровне 1%, что типично для известной популяции PWNe.

Подводя итоги, авторы статьи пришли к выводу, что собранные данные подтверждают PWN-природу HAWC J2031+415.

«Результат лептонной эмиссии говорит в пользу излучения HAWC J2031+415 и, как следствие, TeV J2032+4130, которое будет производиться ветровой туманностью-пульсаром, питаемой PSR J2032+4127», — пишут ученые.

Больше информации: R. Alfaro et al, Understanding the Emission and Morphology of the Unidentified Gamma-Ray Source TeV J2032+4130, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2407.02879