Аппарат IXPE предоставил новый взгляд на ветровую туманность пульсара Парусов

IXPE позволил обнаружить высокую степень поляризации в рентгеновских лучах в ветровой туманности пульсара в созвездии "Паруса", что должно помочь ученым понять как такие космические объекты разгоняют частицы до сверхвысоких скоростей.

Об этом рассказывают в НАСА, передают OstanniPodii.com.

Около 10 000 лет назад свет от взрыва гигантской звезды в созвездии Паруса достиг Земли. Эта сверхновая оставила после себя плотный объект, называемый пульсаром, который, подобно космическому маяку, регулярно становится ярче во время вращения. С поверхности пульсара вырываются ветры частиц, которые движутся со скоростью, близкой к скорости света, создавая хаотичную мешанину заряженных частиц и магнитных полей, врезающиеся в окружающий газ. Это явление называется ветровой туманностью пульсара.

На новом изображении тусклый голубой ореол соответствует первым в истории рентгеновским поляризационным данным для Паруса, полученным с помощью аппарата "Исследователь с визуализацией рентгеновской поляриметрии", или IXPE. Слабая голубая нечеткая линия, направленная в правый верхний угол, соответствует струе высокоэнергетических частиц, вылетающих из пульсара со скоростью около половины скорости света. Розовые рентгеновские "дуги", как полагают, отмечают края регионов в форме пончика, где ветер пульсара ударяет и ускоряет высокоэнергетические частицы. Сам пульсар расположен в белом круге в центре изображения.

Изображение, полученное во время наблюдений за ветровой туманностью пульсара Парусов с помощью рентгеновского поляриметрического прибора IXPE. Цвета отражают разную интенсивность рентгеновского излучения: самые яркие области - красные, а самые слабые - синие. Черные линии показывают направления магнитного поля на основе данных IXPE, а серебристые линии - направления магнитного поля на основе радиоданных от Компактного массива Австралийского телескопа. Серые контуры показывают интенсивность рентгеновского излучения по данным "Чандры". Пульсар расположен вблизи центра наиболее яркого рентгеновского излучения. Credits: Xie et al, 2022 (Nature)

Измерение поляризации, которая связана с тем, каким образом организованы электромагнитные волны, дает ученым беспрецедентное понимание того, как такой космический объект, как пульсар, разгоняет частицы до высоких скоростей.

"С помощью IXPE мы используем экстремальные объекты, такие как Парус, в качестве лаборатории для изучения некоторых самых актуальных вопросов астрофизики, например, как частицы разгоняются до скорости, близкой к скорости света, спустя длительное время после взрыва звезды", - говорит Фил Каарет, старший научный сотрудник Центра космических полетов НАСА имени Маршалла в Гантсвилле, штат Алабама.

В недавнем исследовании ученые были удивлены высокой степенью поляризации, которую они обнаружили в рентгеновских лучах в ветровой туманности пульсара Парусов. Наблюдение IXPE за этим объектом было опубликовано в журнале Nature в декабре.

"Это самая высокая степень поляризации, измеренная в небесном рентгеновском источнике на сегодня", - сказал Фэй Се, ведущий автор опубликованного в журнале Nature исследования, профессор Университета Гуанси в Наньнине (Китай), бывший постдокторант Национального института астрофизики / Института космической астрофизики и планетологии Италии (INAF / IAPS).

Высокая поляризация означает, что электромагнитные поля хорошо организованы; они выстраиваются в определенных направлениях и зависят от положения в туманности. Более того, рентгеновские лучи, которые обнаруживает IXPE, исходят от высокоэнергетических электронов, вращающихся в магнитных полях ветровой туманности пульсара, что называется "синхротронным излучением". Сильно поляризованное рентгеновское излучение означает, что эти магнитные поля тоже должны быть хорошо организованы.

В отличие от остатков сверхновых, которые имеют оболочку из материала вокруг себя, высокая поляризация рентгеновских лучей "дает возможность предположить, что электроны не были ускорены турбулентными ударами, которые, по-видимому, важны в других рентгеновских источниках", - сказал Роджер В. Романи, астрофизик из Стэнфорда, участвовавший в анализе данных IXPE. Вместо этого должен быть какой-то другой процесс, например, магнитное пересоединение, которое включает в себя разрыв и соединение линий магнитного поля. Это способ, с помощью которого магнитная энергия превращается в энергию частиц.

Данные IXPE также свидетельствуют о том, что магнитное поле выровнено в виде гладкой структуры в форме пончика вокруг экватора пульсара. Эта форма соответствовала ожиданиям ученых.

"Это измерение рентгеновской поляризации с помощью IXPE добавляет недостающую частичку пазла относительно ветровой туманности пульсара Парусов", - говорит Алессандро Ди Марко, исследователь из INAF/IAPS, участвовавший в анализе данных. "Картографируя с беспрецедентным разрешением, IXPE раскрывает магнитное поле в центральной области, демонстрируя согласование с результатами, полученными с помощью радиоизображений внешней туманности".

Пульсар Парусов, расположенный на расстоянии около 1 000 световых лет от Земли, имеет диаметр около 25 километров и вращается 11 раз в секунду, быстрее, чем ротор вертолета.

О миссии IXPE

IXPE, входящая в серию малых исследовательских миссий НАСА, стартовала на ракете Falcon 9 из Космического центра имени Кеннеди во Флориде в декабре 2021 года. Сейчас аппарат находится на орбите на высоте 595 километров над экватором Земли. Миссия осуществляется в партнерстве между НАСА и Итальянским космическим агентством, с партнерами и научными сотрудниками из 13 стран. Компания Ball Aerospace со штаб-квартирой в Брумфилде, штат Колорадо, управляет операциями космического аппарата.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.

Изображение в начале статьи: X-ray: (IXPE) NASA/MSFC/Fei Xie & (Chandra) NASA/CXC/SAO; Optical: NASA/STScI Hubble/Chandra processing by Judy Schmidt; Hubble/Chandra/IXPE processing & compositing by NASA/CXC/SAO/Kimberly Arcand & Nancy Wolk