Gökbilimciler Chandra ve IXPE’den gelen verileri birleştirerek bir pulsarın uzaya parçacıklar enjekte ettiği ve çevresini nasıl şekillendirdiği hakkında daha fazla şey öğreniyorlar. X-ışını verileri, Şili’deki Karanlık Enerji Kamerasından alınan kızılötesi verilerle birlikte gösteriliyor. Genç pulsarlar, yoğun bir rüzgarla birlikte pulsarın kutuplarından uzaklaşan madde ve antimadde jetleri oluşturarak bir “pulsar rüzgar bulutsusu” oluşturabilirler. MSH 15-52 olarak bilinen bu cisim, insan eline benzeyen bir şekle sahip ve bu nesnelerin nasıl oluştuğuna dair fikir veriyor. Katkı Sağlayanlar: X-ışını: NASA/CXC/Stanford Univ./R. Romani ve ark. (Chandra); NASA/MSFC (IXPE); Kızılötesi: NASA/JPL-Caltech/DECaPS; Görüntü İşleme: NASA/CXC/SAO/J. Schmidt
NASAX-ışını teleskopları, el şeklindeki uzay yapısının manyetik “kemiklerini” ortaya çıkararak, ölü yıldızların davranışları ve onları çevreleyen güçlü manyetik alanlar hakkında derin bilgiler sunuyor.
1895’te Wilhelm Röntgen, X ışınlarını keşfetti ve bunları karısının elindeki kemikleri görüntülemek için kullanarak tıpta devrim niteliğinde bir teşhis aracının başlangıcı oldu. Şimdi NASA’nın iki X-ışını uzay teleskopu, uzaydaki olağanüstü el şeklindeki yapının manyetik alan “kemiklerini” ortaya çıkarmak için görüntüleme güçlerini birleştirdi. Bu teleskoplar hep birlikte, enerji yüklü madde ve antimadde parçacık bulutlarının arasında yaşamaya devam eden, çökmüş ölü bir yıldızın davranışını ortaya çıkarıyor.
Eşi Anna Bertha Ludwig’in elinin Wilhelm Röntgen tarafından çekilen ilk tıbbi röntgeni. Kredi bilgileri: Wilhelm Röntgen
Bir Yıldızın Dönüşümü
Yaklaşık 1500 yıl önce galaksimizdeki dev bir yıldızın yakacak nükleer yakıtı bitti. Bu gerçekleştiğinde yıldız kendi üzerine çöktü ve son derece yoğun bir cisim oluşturdu. nötron yıldızı.
Güçlü manyetik alanlara veya pulsarlara sahip dönen nötron yıldızları, Dünya’da kopyalanamayacak koşullara sahip ekstrem fizik laboratuvarları sağlar. Genç pulsarlar, kutuplardan uzaklaşan madde ve antimadde jetleri yaratabilirler. pulsaryoğun bir rüzgarla birlikte bir “pulsar rüzgar bulutsusu” oluşturuyor.
Bulutsunun Benzerliği
2001 yılında NASA’nın Chandra X-ışını Gözlemevi, PSR B1509-58 pulsarını ilk kez gözlemledi ve pulsar rüzgar bulutsusunun (MSH 15-52 olarak anılır) bir insan eline benzediğini ortaya çıkardı. Pulsar, bulutsunun “avuç içi” tabanında bulunur. MSH 15-52, Dünya’dan 16.000 ışıkyılı uzaklıkta yer almaktadır.
IXPE’nin Derin Gözlemleri
NASA’nın en yeni X-ışını teleskopu Görüntüleme X-ışını Polarimetresi Gezgini (IXPE), MSH 15-52’yi yaklaşık 17 gün boyunca gözlemledi; bu, Aralık 2021’de fırlatılmasından bu yana herhangi bir nesneye baktığı en uzun süre oldu.
Araştırmayı yöneten Kaliforniya’daki Stanford Üniversitesi’nden Roger Romani, “IXPE verileri bize ‘eldeki’ manyetik alanın ilk haritasını veriyor” dedi. “X-ışınlarını üreten yüklü parçacıklar, manyetik alan boyunca hareket ederek, bir insanın elindeki kemiklerin yaptığı gibi, nebulanın temel şeklini belirler.”
Bu, MSH 15-52’nin Chandra X-ışını gözleminden alınan görüntüsüdür. Makalenin üst kısmındaki kompozit görüntüde yer alan IXPE X-ışını ve kızılötesi gözlemlerini içermemektedir. Katkı Sağlayanlar: X-ışını: NASA/CXC/Stanford Univ./R. Romani ve ark. (Chandra); Görüntü İşleme: NASA/CXC/SAO/J. Schmidt
X-ışını Polarizasyonuyla İlgili Bilgiler
IXPE, X-ışını kaynağının manyetik alanı tarafından belirlenen, X-ışınlarının elektrik alan yönelimi hakkında bilgi sağlar. Buna X-ışını polarizasyonu denir. MSH 15-52’nin geniş bölgelerinde polarizasyon miktarı oldukça yüksektir ve teorik çalışmalardan beklenen maksimum seviyeye ulaşır. Bu güce ulaşmak için manyetik alanın çok düz ve tek biçimli olması gerekir; bu da pulsar rüzgar bulutsusunun bu bölgelerinde çok az türbülans olması anlamına gelir.
Stanford’dan ortak yazar Josephine Wong, “Hepimiz X-ışınlarının insanlar için tıbbi teşhis aracı olduğunu biliyoruz” dedi. “Burada X-ışınlarını farklı bir şekilde kullanıyoruz, ancak onlar yine bizden saklanan bilgileri açığa çıkarıyorlar.”
Manyetik Alanlar ve Parçacık Davranışı
MSH 15-52’nin özellikle ilginç bir özelliği, pulsardan görüntünün altındaki “bileğe” yönlendirilen parlak bir X-ışını jetidir. Yeni IXPE verileri, jetin başlangıcındaki polarizasyonun düşük olduğunu ortaya koyuyor; bunun nedeni muhtemelen buranın, yüksek enerjili parçacıkların oluşumuyla ilişkili karmaşık, karışık manyetik alanlara sahip türbülanslı bir bölge olması. Jetin sonunda, manyetik alan çizgileri düzleşiyor ve çok daha tekdüze hale geliyor, bu da kutuplaşmanın çok daha büyük olmasına neden oluyor.
MSH 15-52’deki manyetik alan haritası. Çizgiler, yerel manyetik alanın yönünü haritalayan IXPE polarizasyon ölçümlerini temsil eder. Çubukların uzunluğu polarizasyon miktarını gösterir. Katkı Sağlayanlar: X-ışını: NASA/CXC/Stanford Univ./R. Romani ve ark. (Chandra); NASA/MSFC (IXPE); Kızılötesi: NASA/JPL-Caltech/DECaPS; Görüntü İşleme: NASA/CXC/SAO/J. Schmidt
Bu sonuçlar, avuç içi tabanındaki pulsar yakınındaki karmaşık türbülanslı bölgelerde parçacıklara enerji artışı verildiğini ve manyetik alanın bilek, parmaklar ve başparmak boyunca eşit olduğu alanlara aktığını ima ediyor.
Stanford’dan ortak yazar Niccolò Di Lalla, “Pulsarın etrafındaki süper enerjik madde ve antimadde parçacıklarının yaşam geçmişini ortaya çıkardık” dedi. “Bu bize pulsarların parçacık hızlandırıcı olarak nasıl hareket edebileceğini öğretiyor.”
Daha Fazla Keşif ve İşbirlikleri
IXPE ayrıca Vela ve Yengeç pulsar rüzgar bulutsuları için de benzer manyetik alanlar tespit etti; bu da bunların bu nesnelerde şaşırtıcı derecede yaygın olabileceği anlamına geliyor.
Bu sonuçlar yeni bir makalede yayınlanmıştır. Astrofizik Dergisi.
Bu keşif hakkında daha fazla bilgi için NASA’nın X-Ray Teleskopları Tarafından Keşfedilen Gizemli Hayalet El’e bakın.
Referans: Roger W. Romani, Josephine Wong, Niccoló Di Lalla, Nicola Omodei, Fei Xie, C.-Y. Ng, Riccardo Ferrazzoli, Alessandro Di Marco, Niccoló Bucciantini, Maura Pilia, Patrick Slane, Martin C. Weisskopf, Simon Johnston, Marta Burgay, Deng Wei, Yi-Jung Yang, Shumeng Zhang, Lucio A. Antonelli, Matteo Bachetti, Luca Baldini , Wayne H. Baumgartner, Ronaldo Bellazzini, Stefano Bianchi, Stephen D. Bongiorno, Raffaella Bonino, Alessandro Brez, Fiamma Capitanio, Simone Castellano, Elisabetta Cavazzuti, Chien-Ting Chen, Nicoló Cibrario, Stefano Ciprini, Enrico Costa, Alessandra De Rosa, Ettore Del Monte, Laura Di Gesu, Immacolata Donnarumma, Victor Doroshenko, Michal Dovčiak, Steven R. Ehlert, Teruaki Enoto, Yuri Evangelista, Sergio Fabiani, Javier A. Garcia, Shuichi Gunji, Kiyoshi Hayashida, Jeremy Heyl, Wataru Iwakiri, Ioannis Liodakis , Philip Kaaret, Vladimir Karas, Dawoon E. Kim, Takao Kitaguchi, Jeffery J. Kolodziejczak, Henric Krawczynski, Fabio La Monaca, Luca Latronico, Grzegorz Madejski, Simone Maldera, Alberto Manfreda, Frédéric Marin, Andrea Marinucci, Alan P. Marscher, Herman L. Marshall, Francesco Massaro, Giorgio Matt, Riccardo Middei, Ikuyuki Mitsuishi, Tsunefumi Mizuno, Fabio Muleri, Michela Negro, Stephen L. O’Dell, Chiara Oppedisano, Luigi Pacciani, Alessandro Papitto, George G. Pavlov, Matteo Perri, Melissa Pesce-Rollins, Pierre-Olivier Petrucci, Andrea Possenti, Juri Poutanen, Simonetta Puccetti, Brian D. Ramsey, John Rankin, Ajay Ratheesh, Oliver J. Roberts, Carmelo Sgró, Paolo Soffitta, Gloria Spandre, Douglas A. Swartz, Toru Tamagawa, Fabrizio Tavecchio, Roberto Taverna, Yuzuru Tawara, Allyn F. Tennant, Nicholas E. Thomas, Francesco Tombesi, Alessio Trois, Sergey Tsygankov, Roberto Turolla, Jacco Vink, Kinwah Wu ve Silvia Zane, 23 Ekim 2023, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/acfa02
IXPE, NASA ve İtalyan Uzay Ajansı’nın 12 ülkedeki ortakları ve bilim işbirlikçileriyle yaptığı bir işbirliğidir. IXPE Marshall tarafından yönetilmektedir. Merkezi Broomfield, Colorado’da bulunan Ball Aerospace, uzay aracı operasyonlarını Colorado Üniversitesi’nin Boulder’daki Atmosfer ve Uzay Fiziği Laboratuvarı ile birlikte yönetiyor.
NASA’nın Marshall Uzay Uçuş Merkezi Chandra programını yönetiyor. Smithsonian Astrofizik Gözlemevi’nin Chandra X-ışını Merkezi, Cambridge, Massachusetts’teki bilim operasyonlarını ve Burlington, Massachusetts’teki uçuş operasyonlarını kontrol ediyor.