Yengeç Bulutsusu’nun bu görüntüsü, NASA’nın Magenta Görüntüleme X-ışını Polarimetri Kaşifi’nden (IXPE) ve koyu mor renkte NASA’nın Chandra X-ışını Gözlemevi’nden gelen verileri birleştiriyor. Kredi: X-ray (IXPE: NASA), (Chandra: NASA/CXC/SAO) Görüntü işleme: NASA/CXC/SAO/K. Arcand ve L. Frattare
NASAIXPE, Yengeç Bulutsusu’nun manyetik alanının ayrıntılı bir haritasını oluşturarak karmaşık geometrisini ve türbülansını ortaya çıkardı ve nesne boyunca kutuplaşma açısını hassaslaştırdı. Bulgular, X ışınlarının dış manyetik alan bölgesinden veya “rüzgar” bölgesinden kaynaklandığını gösteriyor.
22 Şubat 1971’de, Virginia’daki Wallops Adası’ndan, 6.500 ışıkyılı uzaklıktaki parlak bir kozmik nesne olan Yengeç Bulutsusu’nu hedefleyen özel sensörlerle bir sondaj roketi kalktı. O günlerde, deneyden fiziksel bantları kurtarmadan önce, bilim adamları ilk olarak, sinyalleri kağıda basan bir cihaz olan bir şerit grafik kaydedicide bilimsel veriler aldılar. Gökbilimci Martin Weisskopf ve meslektaşları, fırlatma gününde bir cetvel ve kalem kullanarak sinyaller arasındaki mesafeyi ölçerek analizlerine başladılar.
Şu anda NASA’nın Alabama, Huntsville’deki Marshall Uzay Uçuş Merkezi’nde fahri astronom olan Weisskopf, “Bilimi bu kadar güzel ve heyecan verici kılan şey, o birkaç dakika için daha önce kimsenin görmediği bir şey görüyor olmanızdır” dedi.
Yıllar sonra Weisskopf, Yengeç Bulutsusu ve diğer gizemli kozmik nesneler hakkında aynı türden çok daha ayrıntılı ölçümler toplayabilen güçlü araçlarla Dünya yörüngesinde dönen bir uydunun geliştirilmesini önerdi. Bu uydu, NASA’nın 9 Aralık 2021’de başlatılan Görüntüleme X-ray Polarimetri Kaşifi (IXPE) oldu.
Sanatçının IXPE’yi Dünya yörüngesindeki temsili. Kredi bilgileri: NASA
Şimdi, sondaj roketi deneyinden 50 yıldan fazla bir süre sonra, bilim adamları IXPE’yi kullanarak Yengeç Bulutsusu’nun manyetik alanının ayrıntılı, nüanslı bir haritasını çıkardılar ve iç işleyişini her zamankinden daha fazla ortaya çıkardılar. Dergide yayınlanan yeni sonuçlar Doğa Astronomisiiyi çalışılmış Yengeç Bulutsusu hakkında uzun süredir devam eden gizemleri çözmeye yardımcı olun ve gelecekteki çalışmalar için yeni sorular açın.
IXPE verileri, Yengeç Bulutsusu’nun manyetik alanının, yine halka şeklinde olan Vela Pulsar Rüzgar Bulutsusu’nunkine benzediğini göstermektedir. Ancak Yengeç’te bilim adamları, manyetik alan türbülansı alanlarının beklenenden daha düzensiz ve asimetrik olmasına şaşırdılar.
Araştırmanın baş yazarı ve INAF gökbilimcisi Niccolò Bucciantini, “Bu, geçmişte gelişmiş sayısal tekniklerin kullanımıyla geliştirilen daha karmaşık modellerin bile bu nesnenin karmaşıklığını tam olarak yakalayamadığının açık bir göstergesidir” dedi. Arcetri Gözlemevi, Floransa, İtalya.
Yengeç Pulsarı, Dünya’dan yaklaşık 6.500 ışıkyılı uzaklıkta, büyük bir yıldızın patlamasıyla ortaya çıkan ünlü bir astronomik nesnedir. Yengeç’in etrafındaki bulutsu, NASA’nın Görüntüleme X-ışını Polarimetri Kaşifi’nin (IXPE) gözlemlediği halka şeklinde bir manyetik alan içerir. Turuncu çizgiler, IXPE tarafından belirlenen manyetik alanın şeklini vurgulamaktadır. Chandra X-Ray Gözlemevi (mavi ve beyaz), Hubble Uzay Teleskobu (mor) ve Spitzer Uzay Teleskobu (pembe) verileriyle yapılmış bileşik bir görüntünün üzerine bindirilmiştir. Kredi: Manyetik alan çizgileri: NASA/Bucciantini ve diğerleri; Röntgen: NASA/CXC/SAO; Optik: NASA/STScI; Kızılötesi: NASA-JPL-Caltech
Gökbilimciler arasında en sevilen çalışma nesnesi olan Yengeç Bulutsusu, 1054 yılında belgelenen bir süpernovadan kaynaklandı. Patlama, arkasında Yengeç Pulsarı adı verilen, yaklaşık Huntsville, Alabama çapında veya Manhattan uzunluğunda, ancak bir o kadar da yoğun bir nesne bıraktı. yaklaşık iki Güneş kadar kütle. Kaotik gaz karmaşası, şok dalgaları, manyetik alanlar ve yüksek enerjili ışık ve dönen parçacıklardan gelen parçacıklar. atarca topluca “pulsar rüzgar bulutsusu” olarak adlandırılır. Bu aşırı koşullar, henüz tam olarak anlaşılmayan tuhaf bir ortam yaratıyor.
Weisskopf ve meslektaşları, X-ışınlarında parlak bir şekilde parlayan Yengeç Bulutsusu’ndan gelen X-ışınlarının polarizasyonunu ölçerek bu aşırı ortamı yeni bir şekilde anlamayı umuyorlardı. X-ışını polarizasyonu, bilim insanlarına manyetik alanın kozmik bir nesnenin farklı kısımlarında işaret ettiği yönün yanı sıra manyetik alanın ne kadar düzenli olduğuna dair ipuçları verir. Manyetik alanın geometrisi ve türbülansı, parçacıkların ışık hızına doğru nasıl fırlatılacağını belirler.
NASA’dan Martin Weisskopf ve Columbia Üniversitesi’nden meslektaşları 1971’de göksel bir nesneden (Yengeç Bulutsusu) X-ışını polarizasyonunu ilk kez tespit etmek için kullandıkları Aerobee-350 sondaj roketiyle poz veriyorlar. Soldan sağa Robert Novick, Gabriel Epstein, Weisskopf, Richard Wolff ve Richard Linke. Kredi bilgileri: NASA
1971 sondaj roket deneyinin Dünya atmosferi üzerinde geçirdiği beş dakika içinde, dünyanın ilk X-ışını polarizasyon ölçümlerini üretti.
Bilim adamları, 1975’te Yengeç Bulutsusu’nun X-ışını polarizasyonunu da ölçen OSO-8 adlı bir uyduyu takip ettiler. Roket ve uydu genel olarak aynı sonucu verdi: Yengeç Bulutsusu’nun ortalama polarizasyonu yaklaşık %20’ydi.
Weisskopf, NASA’nın 1999’da başlatılan Chandra X-Ray Gözlemevi’nin proje bilimcisi olarak Yengeç Bulutsusu’nu keşfetmeye yeni yollarla devam etti. Chandra ile “Nebula ve atarcanın güzel görüntülerini aldık ve jetleri ve çeşitli yapıları görebildik” dedi. Chandra’nın X-ışını görüntülemesi, bulutsuda hareket eden incecik benzeri yapıları ortaya çıkardı ve bilim adamlarının pulsarın enerjisi ile X-ışını emisyonları arasındaki ilişkiyi daha iyi anlamalarına yardımcı oldu.
Neredeyse her yeni büyük teleskop, bu gizemli süpernova kalıntısını daha iyi anlamak için Yengeç Bulutsusu’nu işaret etti. Ancak yalnızca IXPE, Yengeç’ten gelen X-ışınlarını elektromanyetik alanların organizasyonunun bir ölçüsü olan polarizasyon açısından inceleyebilir.
“Yengeç, gökyüzünde en çok çalışılan yüksek enerjili astrofiziksel nesnelerden biridir. Bu nedenle, IXPE’nin ‘polarize lenslerinden’ bakarak bu sistem hakkında yeni bir şeyler öğrenebilmemiz son derece heyecan verici” dedi. çalışmanın yazarı.
IXPE, bulutsunun tamamında, Weisskopf ve meslektaşlarının 1970’lerde yaptıklarıyla hemen hemen aynı ortalama kutuplaşmayı buldu. Ancak daha gelişmiş araçlarla IXPE, polarizasyon açısını iyileştirebildi ve tüm nesne boyunca polarizasyon farklılıklarını inceleyebildi. Bilim adamları, kutuplaşmanın daha düşük olduğu, atarcadan ışık yılı uzakta, bulutsunun dış bölgelerinde çok kutuplaşma alanları görüyorlar.
Bu, bilim adamlarının yalnızca Yengeç Bulutsusu’ndan gelen X-ışınlarını değil, aynı zamanda pulsarın kendisinden veya etrafındaki manyetik alan küresinden gelenleri de araştırmasını sağladı. Bulgular, bu X-ışınlarının, tam olarak nerede ve nasıl olduğu hala bilinmese de, “rüzgar” bölgesi olarak adlandırılan dış manyetik alan bölgesinden kaynaklandığını öne sürüyor. Manyetik alan içinde, pulsarın “rüzgârı” tarafından üretilen şoklar, parçacıkları ışık hızına yakın iter.
Misyonun ilk baş müfettişi olan Weisskopf, “IXPE ile ilişkili herkesle gurur duyuyorum” dedi. “Herkes çok çalıştı ve reklamı yapıldığı gibi çalışıyor.” Weisskopf, yeni sonuçların temelini oluşturan 1971 deneyi üzerine yaptığı çalışmaları değerlendirerek, “Sanki biri bana ‘Martin, iyi iş çıkardın’ dedi” diyor.
IXPE misyonu hakkında:
NASA’nın Küçük Kaşif görev serisinin bir parçası olan IXPE, Aralık 2021’de NASA’nın Florida’daki Kennedy Uzay Merkezi’nden bir Falcon 9 roketiyle fırlatıldı. Şu anda Dünya ekvatorunun 370 mil veya kabaca 595 kilometre üzerinde yörüngede dönüyor. Misyon, NASA ve İtalyan Uzay Ajansı arasında 13 ülkedeki ortaklar ve bilim işbirlikçileri ile bir ortaklıktır. Merkezi Broomfield, Colorado’da bulunan Ball Aerospace, uzay aracı operasyonlarını yönetiyor.