NASA’nın IXPE’si “Microquasar” Mekaniğini Keşfediyor

Analizler NASAIXPE misyonu, jetleri içindeki hizalanmış manyetik alanları ortaya çıkarmak için mikrokuasar SS 433’ü bir vaka çalışması olarak kullanarak kara deliklerdeki parçacık ivmesine ilişkin anlayışımızı değiştirdi.

Kara deliklerin güçlü çekim alanları, tüm gezegenin maddesini yutabilir; çoğu zaman o kadar şiddetli ki, jet olarak bilinen oluşumlar halinde ışık hızına yakın hareket eden parçacık akışlarını dışarı fırlatırlar. Bilim insanları, bu yüksek hızlı jetlerin, kozmik ışınlar adı verilen bu parçacıkları hızlandırabildiğini biliyor ancak bu süreç hakkında kesin olarak çok az şey biliniyor.

NASA’nın IXPE (Görüntüleme X-ışını Polarimetresi Gezgini) uzay aracından elde edilen verileri kullanan araştırmacıların son bulguları, bilim adamlarına bu aşırı ortamda parçacık ivmesinin nasıl gerçekleştiğine dair yeni ipuçları veriyor. Gözlemler bir “mikrokuasar”dan, yani bir sistemden geldi. Kara delik eşlik eden bir yıldızdan malzeme çekiyor.

SS 433’e Yakından Bir Bakış

Söz konusu mikrokuasar – Stephenson ve Sanduleak 433 veya SS 433 – Dünya’dan yaklaşık 18.000 ışıkyılı uzaklıkta, Aquila takımyıldızındaki W50 süpernova kalıntısının merkezinde yer alıyor. SS 433’ün, kalıntının şeklini bozan ve ona “Deniz Ayısı Bulutsusu” takma adını kazandıran güçlü jetleri, ışık hızının kabaca %26’sı kadar, yani saniyede 48.000 milden fazla hıza ayarlanmıştır. 1970’lerin sonlarında tanımlanan SS 433, şimdiye kadar keşfedilen ilk mikrokuasardır.

IXPE’nin yerleşik üç teleskopu, bilim adamlarına X-ışını frekanslarında elektromanyetik dalgaların organizasyonu ve hizalanması hakkında bilgi veren, X-ışını ışığının polarizasyon adı verilen özel bir özelliğini ölçer. X-ışını polarizasyonu, araştırmacıların, kara deliklerin etrafındaki ortam gibi evrenimizin aşırı bölgelerinde meydana gelen fiziksel süreçleri ve bu bölgelerde parçacıkların nasıl hızlandığını anlamalarına yardımcı olur.

Manatee Bulutsusu’nun bu kompozit görüntüsü, onu doğuran süpernova kalıntısının içine gömülmüş malzemeyi yiyip bitiren bir kara delik olan SS 433’ten yayılan jeti yakalıyor. Kalıntıdan gelen radyo emisyonları mavi-yeşil renkteyken, IXPE, XMM-Newton ve Chandra’dan gelen X-ışınları, kırmızı kızılötesi veriler fonunda parlak mavi-mor ve pembemsi beyaz renkte vurgulanıyor. Kara delik, neredeyse ışık hızında zıt yönlerde hareket eden ikiz madde jetleri yayar ve kalıntının şeklini bozar. Fıskiyeler kara delikten yaklaşık 100 ışıkyılı uzaklıkta parlak hale geliyor ve burada parçacıklar jetin içindeki şoklarla çok yüksek enerjilere kadar hızlandırılıyor. IXPE verileri, parçacıkların hızlandırılmasında önemli bir rol oynayan manyetik alanın jete paralel olarak hizalandığını gösteriyor; bu da astrofizik jetlerin bu parçacıkları nasıl yüksek enerjilere hızlandırdığını anlamamıza yardımcı oluyor. Katkı Sağlayanlar: X-ışını: (IXPE): NASA/MSFC/IXPE; (Chandra): NASA/CXC/SAO; (XMM): ESA/XMM-Newton; IR: NASA/JPL/Caltech/WISE; Radyo: NRAO/AUI/NSF/VLA/B. Saxton. (M. Goss ve diğerlerinin verileriyle oluşturulan IR/Radyo görüntüsü); Görüntü İşleme: NASA/CXC/SAO/N. Wolk ve K.Arcand

Çığır Açan Keşifler ve Geleceğe Yönelik Etkiler

IXPE, 2023 yılının Nisan ve Mayıs aylarında 18 gün boyunca, SS 433’ün doğu lobunda emisyonların manyetik bir alanda spiral çizen enerjik elektronlar tarafından yapıldığı, senkrotron radyasyonu adı verilen bir süreç olan böyle bir hızlanma bölgesini incelemek için harcadı.

NASA’nın Huntsville, Alabama’daki Marshall Uzay Uçuş Merkezi’nden astrofizikçi ve IXPE misyonunun baş araştırmacısı Philip Kaaret, baş yazarla birlikte “IXPE verileri, hızlanma bölgesinin yakınındaki manyetik alanın jetlerin hareket ettiği yönü gösterdiğini gösteriyor” dedi. SS 433’teki bulgular hakkında yeni bir makalenin.

Kaaret, “IXPE’de görülen yüksek seviyedeki polarizasyon, manyetik alanın iyi düzenlendiğini ve alanın en az yarısının aynı yönde hizalandığını gösteriyor” dedi.

Bu bulgunun beklenmedik olduğunu söyledi. Araştırmacılar uzun zamandır jet ile yıldızlararası ortam (yıldızlar arasındaki gaz ve toz ortamı) arasındaki etkileşimin muhtemelen bir şok yaratarak düzensiz manyetik alanlara yol açacağını öne sürüyorlardı.

NASA’nın Görüntüleme X-ışını Polarimetresi Gezgini (IXPE). Kredi bilgileri: NASA

Kaaret, verilerin yeni bir olasılığa işaret ettiğini söyledi; güçlü jetlerin içindeki manyetik alanlar, yıldızlararası maddeyle çarpıştıklarında “tuzağa düşebilir” ve gerilebilir, bu da parçacıkların hızlanma bölgesindeki hizalanmalarını doğrudan etkiler.

1980’lerden bu yana araştırmacılar SS 433’ün jetlerinin parçacık hızlandırıcı görevi gördüğünü düşünüyorlar. 2018 yılında gözlemciler Yüksek İrtifa Su Çerenkov Gözlemevi Puebla, Meksika’da yapılan araştırmalar jetlerin hızlanma etkisini doğruladı ve bilim insanları hızlanma bölgesini belirlemek için NASA’nın NuSTAR’ını (Nükleer Spektroskopik Teleskop Dizisi) ve Avrupa Uzay Ajansı’nın XMM-Newton gözlemevlerini kullandı.

Araştırmacılar IXPE bulgularını değerlendirmeye ve uzaydaki yeni hedefleri incelemeye devam ederken, verileri aynı mekanizmanın süpernova kalıntılarından yayılan kara delik jetlerinden dışarı atılan enkazlara kadar çeşitli fenomenler tarafından dışarı akışlardaki manyetik alanları hizalamak için de hareket edip etmediğini belirlemeye yardımcı olabilir. blazarlar gibi patlamış yıldızlardan.

İtalyan Paolo Soffitta şunları söyledi: “Bu çok hassas ölçüm, IXPE’nin X-ışını polarimetrelerinin görüntüleme yetenekleri sayesinde mümkün oldu ve jetin merkezi kara delikten 95 ışıkyılı uzaklıktaki küçük bir bölgesindeki zayıf sinyalin tespitini mümkün kıldı.” IXPE misyonunun baş araştırmacısı.

IXPE’nin SS 433’teki gözlemlerini detaylandıran yeni makale, IXPE’nin son baskısında mevcuttur. Astrofizik Dergisi.

Referans: Philip Kaaret, Riccardo Ferrazzoli, Stefano Silvestri, Michela Negro, Alberto Manfreda, Kinwah Wu, Enrico Costa, Paolo Soffitta, Samar Safi-Harb, Juri Poutanen, Alexandra Veledina tarafından yazılan “SS 433’ün Doğu Lobunun X-Ray Polarizasyonu” , Alessandro Di Marco, Patrick Slane, Stefano Bianchi, Adam Ingram, Roger W. Romani, Nicolò Cibrario, Brydyn Mac Intyre, Romana Mikus̆incová, Ajay Ratheesh, James F. Steiner, Jiri Svoboda, Stefano Tugliani, Iván Agudo, Lucio A. Antonelli , Matteo Bachetti, Luca Baldini, Wayne H. Baumgartner, Ronaldo Bellazzini, Stephen D. Bongiorno, Raffaella Bonino, Alessandro Brez, Niccolò Bucciantini, Fiamma Capitanio, Simone Castellano, Elisabetta Cavazzuti, Chien-Ting Chen, Stefano Ciprini, Alessandra De Rosa, Ettore Del Monte, Laura Di Gesu, Niccolò Di Lalla, Immacolata Donnarumma, Victor Doroshenko, Michal Dovčiak, Steven R. Ehlert, Teruaki Enoto, Yuri Evangelista, Sergio Fabiani, Javier A. García, Shuichi Gunji, Kiyoshi Hayashida, Jeremy Heyl, Wataru Iwakiri, Svetlana G. Jorstad, Vladimir Karas, Fabian Kislat, Takao Kitaguchi, Jeffery J. Kolodziejczak, Henric Krawczynski, Fabio La Monaca, Luca Latronico, Ioannis Liodakis, Simone Maldera, Frédéric Marin, Andrea Marinucci, Alan P. Marscher, Herman L Marshall, Francesco Massaro, Giorgio Matt, Ikuyuki Mitsuishi, Tsunefumi Mizuno, Fabio Muleri, Chi-Yung Ng, Stephen L. O’Dell, Nicola Omodei, Chiara Oppedisano, Alessandro Papitto, George G. Pavlov, Abel L. Peirson, Matteo Perri, Melissa Pesce-Rollins, Pierre-Olivier Petrucci, Maura Pilia, Andrea Possenti, Simonetta Puccetti, Brian D. Ramsey, John Rankin, Oliver J. Roberts, Carmelo Sgrò, Gloria Spandre, Douglas A. Swartz, Toru Tamagawa, Fabrizio Tavecchio , Roberto Taverna, Yuzuru Tawara, Allyn F. Tennant, Nicholas E. Thomas, Francesco Tombesi, Alessio Trois, Sergey S. Tsygankov, Roberto Turolla, Jacco Vink, Martin C. Weisskopf, Fei Xie ve Silvia Zane, 16 Ocak 2024, Astrofizik Günlük Mektupları.
DOI: 10.3847/2041-8213/ad103b

Misyon Hakkında

IXPE, NASA ve İtalyan Uzay Ajansı’nın 12 ülkedeki ortakları ve bilim işbirlikçileriyle yaptığı bir işbirliğidir. IXPE, NASA’nın Marshall Uzay Uçuş Merkezi 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.