Апарат IXPE надав новий погляд на вітрову туманність пульсара Вітрил

IXPE дозволив виявити високий ступінь поляризації в рентгенівських променях у вітровій туманності пульсара в сузір′ї "Вітрила", що має допомогти вченим зрозуміти як такі космічні об′єкти розганяють частинки до надвисоких швидкостей.

Про це розповідають в НАСА, передають OstanniPodii.com.

Близько 10 000 років тому світло від вибуху гігантської зірки в сузір′ї Вітрила досягло Землі. Ця наднова залишила після себе щільний об′єкт, званий пульсаром, який, подібно до космічного маяка, регулярно яскравішає під час обертання. З поверхні пульсара виринають вітри частинок, які рухаються зі швидкістю, близькою до швидкості світла, створюючи хаотичну мішанину заряджених частинок і магнітних полів, які врізаються в навколишній газ. Це явище називається вітровою туманністю пульсара.

На новому зображенні млистий блакитний ореол відповідає першим в історії рентгенівським поляризаційним даним для Вітрил, отриманим за допомогою апарату "Дослідник з візуалізацією рентгенівської поляриметрії", або IXPE. Слабка блакитна нечітка лінія, спрямована в правий верхній кут, відповідає струменю високоенергетичних частинок, що вилітають з пульсара зі швидкістю близько половини швидкості світла. Рожеві рентгенівські "дуги", як вважають, відзначають краї регіонів у формі пончика, де вітер пульсара вдаряє та прискорює високоенергетичні частинки. Сам пульсар розташований у білому колі в центрі зображення.

Зображення, отримане під час спостережень за вітровою туманністю пульсара Вітрил за допомогою рентгенівського поляриметричного приладу IXPE. Кольори відображають різну інтенсивність рентгенівського випромінювання: найяскравіші області - червоні, а найслабші - сині. Чорні лінії показують напрямки магнітного поля на основі даних IXPE, а сріблясті лінії - напрямки магнітного поля на основі радіоданих з Компактного масиву Австралійського телескопа. Сірі контури показують інтенсивність рентгенівського випромінювання за даними "Чандри". Пульсар розташований поблизу центру найбільш яскравого рентгенівського випромінювання. Credits: Xie et al, 2022 (Nature)

Вимірювання поляризації, яка пов′язана з тим, яким чином організовані електромагнітні хвилі, дає вченим безпрецедентне розуміння того, як такий космічний об′єкт, як пульсар, розганяє частинки до високих швидкостей.

"За допомогою IXPE ми використовуємо екстремальні об′єкти, як-от Вітрила, у якості лабораторії для вивчення деяких найактуальніших питань астрофізики, наприклад, як частинки розганяються до швидкості, близької до швидкості світла, через тривалий час після вибуху зірки", - каже Філ Каарет, старший науковий співробітник Центру космічних польотів НАСА імені Маршалла в Гантсвіллі, штат Алабама.

У недавньому дослідженні вчені були здивовані високим ступенем поляризації, яку вони виявили в рентгенівських променях у вітровій туманності пульсара Вітрил. Спостереження IXPE за цим об′єктом було опубліковано в журналі Nature в грудні.

"Це найвищий ступінь поляризації, виміряний у небесному рентгенівському джерелі на сьогодні", - сказав Фей Се, провідний автор опублікованого в журналі Nature дослідження, професор Університету Гуансі в Наньніні (Китай), колишній постдокторант Національного інституту астрофізики / Інституту космічної астрофізики та планетології Італії (INAF / IAPS).

Висока поляризація означає, що електромагнітні поля добре організовані; вони шикуються в певних напрямках і залежать від положення в туманності. Ба більше, рентгенівські промені, які виявляє IXPE, виходять від високоенергетичних електронів, що обертаються в магнітних полях вітрової туманності пульсара, що називається "синхротронним випромінюванням". Сильно поляризоване рентгенівське випромінювання означає, що ці магнітні поля теж мають бути добре організовані.

На відміну від залишків наднових, які мають оболонку з матеріалу навколо себе, висока поляризація рентгенівських променів "дає можливість припустити, що електрони не були прискорені турбулентними ударами, які, мабуть, важливі в інших рентгенівських джерелах", - сказав Роджер В. Романі, астрофізик зі Стенфорда, який брав участь в аналізі даних IXPE. Замість цього має бути якийсь інший процес, наприклад, магнітне перез′єднання, яке включає в себе розрив і з′єднання ліній магнітного поля. Це спосіб, за допомогою якого магнітна енергія перетворюється на енергію частинок.

Дані IXPE також свідчать про те, що магнітне поле вирівняне у вигляді гладкої структури у формі пончика навколо екватора пульсара. Ця форма відповідала очікуванням учених.

"Це вимірювання рентгенівської поляризації за допомогою IXPE додає відсутню частинку пазла щодо вітрової туманності пульсара Вітрил", - каже Алессандро Ді Марко, дослідник з INAF/IAPS, який брав участь в аналізі даних. "Картографуючи з безпрецедентною роздільною здатністю, IXPE розкриває магнітне поле в центральній області, демонструючи узгодження з результатами, отриманими за допомогою радіозображень зовнішньої туманності".

Пульсар Вітрил, розташований на відстані близько 1 000 світлових років від Землі, має діаметр близько 25 кілометрів та обертається 11 разів на секунду, швидше, ніж ротор вертольота.

Про місію IXPE

IXPE, що входить до серії малих дослідницьких місій НАСА, стартувала на ракеті Falcon 9 з Космічного центру імені Кеннеді у Флориді в грудні 2021 року. Зараз апарат перебуває на орбіті на висоті 595 кілометрів над екватором Землі. Місія здійснюється в партнерстві між НАСА та Італійським космічним агентством, з партнерами та науковими співробітниками з 13 країн. Компанія Ball Aerospace зі штаб-квартирою в Брумфілді, штат Колорадо, управляє операціями космічного апарата.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.

Зображення на початку статті: 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