Najveća energija iz zvijezde promjera 10 kilometara

Znanstvenici koji rade na opservatoriju MAGIC (Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov) izvijestili su o otkriću pulsnog elektromagnetskog zračenja najvećih dosad opaženih energija koje emitira neutronska zvijezda u središtu supernove uočene 1054. godine, poznate kao Rakov pulsar.

Koautori ovog rada su i osmoro hrvatskih znanstvenika: Ana Babić, s FER-a Svečilišta u Zagrebu,  Dario Hrupec i Iva Šnidarić s Instituta Ruđer Bošković u Zagrebu, Nikola Godinović, Damir Lelas i Ivica Puljak s FESB-a Sveučilišta u Splitu, te Dijana Dominis Prester i Tomislav Terzić s Odjela za fiziku Sveučilišta u Rijeci. 

Rakov pulsar je ostatak zvijezde koja je u eksploziji supernove stvorila Rakovu maglicu. Taj je pulsar 50% masivniji od Sunca, ali je zbijen u kuglu promjera od samo 10 km, koja načini 30 okretaja oko svoje osi u sekundi. Okružen je kolosalnim magnetskim poljem, koje je deset tisuća milijardi puta jače od magnetskog polja Sunca.

Opservatoriji MAGIC i VERITAS neočekivano su otkrili, 2011. godine, fotone ogromnih energija, kvante elektromagnetskog zračenja emitirane iz Rakovog pulsara.

Nova mjerenja otkrila su elektromagnetsko zračenje energija nekoliko puta većih od najvećih energija iz prethodnih opažanja, iznad TeV  (TeV  je energija koju bi imao  elektron ubrzan naponom od tisuću milijardi volti), a što nije predviđeno ni jednim dosadašnjim teorijskim modelom emisije elektromagnetskog zračenja iz pulsara ili neutronskih zvijezda.

Uočena su dva precizna snopa fotona takvih energija koja bi trebala nastajati izvan površine neutronske zvijezde, odnosno na samom rubu magnetosfere, ili čak izvan magnetosfere. Na taj bi način put  na kojem elektron ubrzava bio dovoljno dugačak za nastanak elektromagnetskog zračenja tako ogromnih energija, a zračenje ne bi bilo apsorbirano u iznimno snažnom magnetskom polju unutar magnetosfere. Iznenađujuće je da snopovi elektromagnetskog zračenja na energijama TeV dolaze istovremeno sa snopovima elektromagnetskog zračenja manjih energija, kao što su X-zrake čije su energije milijune puta manje, a koji su najvjerojatnije nastali unutar same magnetosfere. Ova precizna sinkronizacija snopova elektromagnetskog zračenja na svim  energijama, od radiovalova pa do gama-zraka,  ukazuje da oni dolaze iz istog, relativno malog područja emisije.

Visokoenergijske gama-zrake su, kako ističe Nikola Godinović,  glasnici najsilovitijih procesa u svemiru te nam omogućavaju   proučavanje fizičkih procesa koji se odvijaju u ekstremnim uvjetima ogromnih gustoća masa i energija koje je nemoguće realizirati u laboratorijima, a koji vladuju u području neutronskih zvijezda kao što je ovdje slučaj.

Rakov pulsar je opažan kroz dulji vremenski period te je bilo potrebno pažljivo isplanirati i optimizirati vrijeme opažanja vodeći računa i o transparetnosti atmosfere i dodijeljenom vremenu opažanja drugih izvora, navodi Dijana Dominis Prester, glavni planer opažanja  teleskopima  MAGIC.  Ana Babić navodi da kao zamjenik voditelja za rad i sigurnost teleskopa MAGIC svakodnevno detaljno prati  sve relevantne parametre ovih složenih instrumenata kako bi se održala visoka razina pouzdanosti i stabilnosti perfomansi teleskopa, a što je omogućilo da se prikupe kvalitetni podaci iz Rakovog pulsara zahvaljujući i softverskom alatu kojeg je razvila i održava  hrvatska grupa.