빛의 속도로 가속 된 입자 인 우주 광선은 태양으로부터 항상 흘러 나오지만 초고 에너지 우주 광선 (UHECR)에 비해 긍정적으로 느립니다. 이러한 유형의 우주 광선은 태양계 외부의 근원에서 비롯되며 태양의 것보다 훨씬 더 활력이 있지만 훨씬 더 적습니다. 화이트 드워프와 중성자 별 또는 블랙홀 사이의 합병은 이러한 광선의 원천 일 수 있으며, 그러한 합병은 종종 이러한 에너지 입자의 가장 중요한 원천이되기에 충분히 발생할 수 있습니다.
Sloan Digital Sky Survey의 일부인 Sloan White dwArf 반지름 속도 데이터 마이닝 측량 (SWARMS)은 최근 태양계에서 50 파섹 떨어진 이국적인 물체의 이진 시스템을 발견했습니다. SDSS 1257 + 5428이라는이 시스템은 중성자 별 또는 저 질량 블랙홀을 공전하는 백색 왜성 별인 것으로 보입니다. 시스템 및 초기 발견에 대한 자세한 내용은 Carles Badenes 등의 논문에서 확인할 수 있습니다. 여기.
오하이오 주립 대학 천문학과 조교수 인 토드 톰슨 (Todd Thompson) 공동 저자는 최근에 천체 물리학 저널 편지 이러한 유형의 시스템과이 이국적인 별들의 이어지는 합병은 일반적 일 수 있으며 현재 관찰되는 UHECR의 양을 설명 할 수있다. 화이트 드워프와 중성자 별 또는 블랙홀 사이의 합병은 또한 소위“아기”블랙홀이라는 낮은 질량의 블랙홀을 생성 할 수 있습니다.
Thompson은 이메일 인터뷰에서 다음과 같이 썼습니다.
“백색 왜소 / 중성자 별 또는 블랙홀 이진은 희귀 한 것으로 생각되지만, 문헌에서 은하계와 같은 은하의 수는 매우 다양합니다. SWARMS는 "방사선 속도"기술을 사용하여 이러한 시스템을 처음으로 탐지했으며, 50 파섹 (약 170 광년) 떨어진 곳에서 그러한 물체를 처음으로 발견했습니다. 이런 이유로, 그것은 놀랍습니다. 그리고 그것의 상대적인 근접성은 우리가이 시스템들이 대부분의 이전의 기대치들과 비교해 상당히 공통적이어야한다는 주장을 할 수있게 해주었습니다. SWARMS는 아주 희귀 한 것을보기 위해 매우 운이 좋았을 것입니다.”
Thompson, et al. 이러한 유형의 합병은 은하계에서 가장 중요한 UHECR 공급원 일 수 있으며 약 2,000 년마다 은하계에서 합쳐 져야한다고 주장한다. 이러한 유형의 병합은 백색 드워프의 이진 시스템에서 시작된 유형 Ia 초신성보다 약간 덜 일반적 일 수 있습니다.
중성자 별과 합쳐진 백색 왜성도 태양 질량의 약 3 배에 이르는 저 질량 블랙홀을 생성합니다. Thompson은“사실,이 시나리오는 중성자 별이 태양 질량의 2-3 배 이상 존재할 수 없다고 생각하기 때문일 것입니다. 아이디어는 WD가 중단되고 중성자 별에 도달하고 중성자 별이 블랙홀로 붕괴 될 것이라는 것이다. 이 경우 우리는 중력파에서 BH 형성의 신호를 볼 수있을 것입니다.”
이러한 합병으로 생성 된 중력파는 레이저를 사용하여 중력파 (아직 감지되지는 않았지만)를 감지하는 레이저 간섭계 중력파 관측소 (LIGO)에 의해 감지 가능한 범위를 초과합니다. 우주 기지 중력파 관측소, NASA의 레이저 간섭계 우주 안테나, LISA.
우리 태양에서 나오는 일반적인 우주 광선의 에너지는 10 ^ 7에서 10 ^ 10 전자 볼트입니다. 초고 에너지 우주 광선은 드문 현상이지만 10 ^ 20 전자 볼트를 초과합니다. SDSS 1257 + 5428과 같은 시스템은 어떻게 그러한 고 에너지의 우주 광선을 생성합니까? 톰슨은 두 가지 매력적인 가능성이 있다고 설명했다.
첫 번째로, 블랙홀의 형성과 합병으로 인한 후속 어크 레션 디스크는 은하의 중심에서 보이는 것과 같은 제트를 생성 할 것입니다. 이 제트기는 훨씬 작지만 제트 전면의 충격파는 UHECR을 생성하는 데 필요한 에너지로 입자를 가속시킬 것이라고 Thompson은 말했다.
두 번째 시나리오에서 중성자 별은 백색 왜성 동반자의 물질을 훔쳐 가며, 이로 인해 빠르게 회전합니다. 중성자 별 표면에 형성되는 자기 응력 또는 "자석"은 강한 자기장과 상호 작용하여 초고 에너지로 작용하는 모든 입자를 가속화 할 수 있습니다.
이러한 시스템에 의해 이러한 초고 에너지 우주 광선의 생성은 이론적으로 매우 중요하며 우리 은하에서 얼마나 일반적 일지는 추정치 일뿐입니다. 백색 왜성의 동반자가 블랙홀인지 중성자인지에 대한 SDSS 1257 + 5428의 발견 이후로 아직 명확하지 않다. 그러나 SWARMS가 조사 초기에 그러한 발견을 한 사실은 이국적인 이진 시스템의 발견을 장려하고 있습니다.
SWARMS가 그러한 시스템을 10 ~ 100 개 더 보게 될 것 같지는 않습니다. 만일 그렇다면, 그러한 합병 비율은 매우 (믿을 수 없을 정도로) 높을 것입니다. 우리는 여러 번 놀랐습니다. 그러나 조사 된 하늘의 총 면적을 고려할 때, 그러한 합병률에 대한 우리의 추정치가 정확하다면, SWARMS는 그러한 시스템을 약 1 개만 더보아야하며, 아무것도 보이지 않을 것입니다. 남쪽 하늘에서도 비슷한 조사가 진행되고있다 (현재 SWARMS가 기반을 둔 슬론 디지털 스카이 조사와 비교할만한 것은 없다).
SDSS 1257 + 5428은 Swift X-ray 전망대를 사용하여 이미 관찰되었으며 일부 측정은 무선 스펙트럼에서 수행되었습니다. Fermi 망원경을 사용하는 시스템의 위치에는 감마선원이 없었습니다.
톰슨은“시스템의 가장 중요한 향후 관측은 시차를 통해 실제 거리를 얻는 것입니다. 현재 거리는 관측 된 백색 왜성의 특성을 기준으로합니다. 원칙적으로,
내년에 시스템을 관찰하고 시차 거리를 확보하는 것이 상대적으로 쉬워야하며, 이는 백색 왜성의 물리적 특성을 둘러싼 많은 불확실성을 완화 할 것입니다.”
출처 : Arxiv, Todd Thompson과의 이메일 인터뷰
