Teleskop IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) wykonał pierwsze zdjęcia pozostałości po supernowej SN 1006 w spolaryzowanym promieniowaniu rentgenowskim. Nowe wyniki poszerzają wiedzę naukowców na temat związku między polami magnetycznymi a przepływem cząstek o wysokiej energii powstałych w wyniku eksplozji gwiazdy.
„Pola magnetyczne są niezwykle trudne do zmierzenia, ale IXPE zapewnia nam skuteczny sposób ich badania” – powiedział dr Ping Zhou, astrofizyk z Uniwersytetu Nanjing w Jiangsu w Chinach i główny autor nowego artykułu opublikowanego w periodyku Astrophysical Journal. „Teraz widzimy, że pola magnetyczne SN 1006 są turbulentne, ale mają też zorganizowany kierunek”.
Położona około 6500 lat świetlnych od Ziemi, w gwiazdozbiorze Wilka, SN 1006 to wszystko, co pozostało po gigantycznej eksplozji, do której doszło albo w wyniku połączenia dwóch białych karłów, albo gdy biały karzeł ukradł zbyt dużo masy od gwiazdy mu towarzyszącej. Po raz pierwszy dostrzeżona wiosną 1006 roku n.e. przez obserwatorów z Chin, Japonii, Europy i świata arabskiego, jej światło było widoczne gołym okiem przez co najmniej trzy lata. Współcześni astronomowie nadal uważają to za najjaśniejsze wydarzenie na nocnym niebie w pisanej historii.
Obserwuj nas na WhatsAppie! Nie ominie cię żaden artykuł.
Odkąd rozpoczęły się współczesne obserwacje, badacze zidentyfikowali dziwną podwójną strukturę pozostałości, wyraźnie różniącą się od innych, zaokrąglonych pozostałości po supernowych. Ma również jasne „odnogi” lub krawędzie rozpoznawalne w pasmach rentgenowskich i gamma.
„Pozostałości supernowej widoczne w bliskim sąsiedztwie, jasne w promieniowaniu rentgenowskim, takie jak SN 1006, idealnie nadają się do pomiarów wykonywanych za pomocą IXPE, biorąc pod uwagę połączenie zdolności IXPE do obserwowania polaryzacji promieniowania rentgenowskiego z możliwością przestrzennego rozdzielenia obszarów emisji” – mówi Douglas Swartz z Centrum Lotów Kosmicznych Marshalla w Huntsville w Alabamie. „Ta zintegrowana zdolność jest niezbędna do lokalizowania obszarów przyspieszania promieni kosmicznych”.
Poprzednie obserwacje rentgenowskie SN 1006 dostarczyły pierwszego dowodu na to, że pozostałości po supernowych mogą radykalnie przyspieszać elektrony i pomogły zidentyfikować szybko rozszerzające się mgławice wokół wybuchających gwiazd jako miejsce narodzin wysokoenergetycznych promieni kosmicznych, które mogą przemieszczać się z prędkością bliską prędkości światła.
Naukowcy przypuszczali, że unikalna struktura SN 1006 jest powiązana z orientacją jej pola magnetycznego i wysunęli teorię, że fale uderzeniowe supernowych na północnym wschodzie i południowym zachodzie poruszają się w kierunku zgodnym z polem magnetycznym i skuteczniej przyspieszają cząstki o wysokiej energii.
Nowe odkrycia IXPE pomogły potwierdzić te teorie – przekonuje dr Yi-Jung Yang, astrofizyk wysokich energii na Uniwersytecie w Hongkongu i współautor artykułu.
„Właściwości polaryzacyjne uzyskane z naszej analizy spektralno-polarymetrycznej wyjątkowo dobrze pokrywają się z wynikami innych metod i obserwatoriów rentgenowskich, podkreślając niezawodność i duże możliwości IXPE. Po raz pierwszy możemy mapować struktury pola magnetycznego pozostałości supernowych przy wyższych energiach ze zwiększoną szczegółowością i dokładnością, co pozwala nam lepiej zrozumieć procesy powodujące przyspieszenie tych cząstek” – mówi Yang.
Naukowcy twierdzą, że wyniki dowodzą związku między polami magnetycznymi a wypływem wysokoenergetycznych cząstek. Jak wynika z ustaleń IXPE, pola magnetyczne w powłoce SN 1006 są nieco zdezorganizowane, mimo to nadal mają preferowaną orientację. Gdy fala uderzeniowa z pierwotnej eksplozji przechodzi przez otaczający ją gaz, pola magnetyczne ustawiają się wzdłuż kierunku fali uderzeniowej. Naładowane cząstki są uwięzione przez pola magnetyczne wokół pierwotnego punktu wybuchu, gdzie szybko są przyspieszane. Z kolei pędzące cząstki o wysokiej energii przekazują energię, aby pola magnetyczne były silne i turbulentne.
Od wystrzelenia w grudniu 2021 r. IXPE obserwował trzy pozostałości supernowych – Cassiopeia A, Tycho i obecnie SN 1006 – wspomagając naukowców w pełniejszym zrozumieniu pochodzenia i procesów pól magnetycznych otaczających te zjawiska.
Naukowcy byli zaskoczeni, gdy odkryli, że SN 1006 jest bardziej spolaryzowana niż pozostałe dwie pozostałości po supernowych, ale wszystkie trzy wykazują pola magnetyczne zorientowane w taki sposób, że są skierowane na zewnątrz od środka eksplozji. W miarę dalszej eksploracji danych IXPE badacze zmieniają swoją wiedzę o przyspieszaniu cząstek w takich ekstremalnych obiektach jak ten.