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
NASAChandra ve IXPE teleskopları “el” şeklindeki cisimlerin manyetik “kemiklerini” açığa çıkarıyor pulsar rüzgar bulutsusu MSH 15-52, X-ışını polarizasyonu ve manyetik alan dinamikleri hakkında çığır açan bilgiler sunuyor.
- MSH 15-52 olarak bilinen pulsar rüzgar bulutsusunu incelemek için Chandra ve IXPE verileri kullanıldı.
- Pulsar rüzgarı bulutsuları, ölü, çökmüş yıldızlardan uzağa doğru savrulan enerjik parçacıklardan oluşan bulutlardır.
- MSH 15-52, insan eline benzeyen şekliyle tanınıyor.
- IXPE bunu yaklaşık 17 günlük gözlem süresi boyunca gözlemledi; bu, bu görev için şimdiye kadar tek bir nesneye yapılan en uzun bakıştı.
Pulsarların Harikası
Güçlü manyetik alanlara veya pulsarlara sahip dönen nötron yıldızları, Dünya’da kopyalanamayacak yüksek enerji koşulları sunan, ekstrem fizik laboratuvarları olarak hizmet veriyor. Genç pulsarlar, yoğun bir rüzgarla birlikte pulsarın kutuplarından uzaklaşan madde ve antimadde jetleri oluşturarak bir “pulsar rüzgar bulutsusu” oluşturabilirler.
‘Uzayda El’i Keşfetmek
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. Şimdi Chandra’nın MSH 15-52’ye ilişkin verileri, bu olağanüstü yapının manyetik alan “kemiklerini” ortaya çıkarmak için NASA’nın en yeni X-ışını teleskopu Imaging X-ışını Polarimetri Gezgini’nden (IXPE) alınan verilerle birleştirildi. IXPE, MSH 15-52’ye 17 gün boyunca baktı; bu, Aralık 2021’de fırlatılmasından bu yana tek bir nesneye baktığı en uzun süre oldu.
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
Kompozit Görüntüyü Yorumlama
Yeni bir kompozit görüntüde Chandra verileri turuncu (düşük enerjili X-ışınları), yeşil ve mavi (yüksek enerjili X-ışınları) renkte görülürken, dağınık mor IXPE gözlemlerini temsil ediyor. Pulsar, avuç içi tabanındaki parlak bölgededir ve parmaklar, pulsarı oluşturan süpernovanın çevredeki kalıntılarındaki düşük enerjili X-ışını bulutlarına doğru uzanmaktadır. Görüntü aynı zamanda Dark Energy Camera Plane Survey’in (DECaPS2) ikinci veri sürümünden kırmızı ve mavi renkte kızılötesi verileri de içeriyor.
Eşi Anna Bertha Ludwig’in elinin Wilhelm Röntgen tarafından çekilen ilk tıbbi röntgeni. Kredi bilgileri: Wilhelm Röntgen
X-ışını Polarizasyonu ve Manyetik Harita
IXPE verileri ‘el’deki manyetik alanın ilk haritasını sağlıyor. X-ışını kaynağının manyetik alanı tarafından belirlenen X-ışınlarının elektrik alan yönelimi hakkında bilgi verir. Buna “X-ışını polarizasyonu” denir.
Ek bir X-ışını görüntüsü (aşağıda) MSH 15-52’deki manyetik alan haritasını göstermektedir. Bu görüntüde kısa düz çizgiler, yerel manyetik alanın yönünü haritalayan IXPE polarizasyon ölçümlerini temsil ediyor. Turuncu “çubuklar” en hassas ölçümleri belirtir, ardından daha az hassas ölçümleri gösteren camgöbeği ve mavi çubuklar gelir. Karmaşık alan çizgileri elin ‘bilek’, ‘avuç içi’ ve ‘parmaklarını’ takip ediyor ve muhtemelen uzatılmış parmak benzeri yapıların tanımlanmasına yardımcı 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
Manyetik Alan ve Polarizasyon
Çubuk uzunluğuyla gösterilen 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.
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.
Stanford Üniversitesi’nden Roger Romani ve işbirlikçileri tarafından bu sonuçları açıklayan bir makale yayınlandı. Astrofizik Dergisi 23 Ekim 2023’te.
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, NASA’nın Huntsville, Alabama’daki Marshall Uzay Uçuş Merkezi tarafından yönetiliyor. 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.
