Cel mai nou telescop cu raze X al NASA, Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE), a observat o nebuolasă cu o structură specifică: cea a unei mâini.
Nebuloasa MSH 15-52 a fost urmărită timp de aproximativ 17 zile, aceasta fiind cea mai îndelungată perioadă de timp alocată observării unui singur obiect din momentul în care telescopul a fost lansat, în decembrie 2021.
În 1895, Wilhelm Röntgen a descoperit razele X și le-a folosit pentru a vizualiza oasele din mâna soției sale, lansând un instrument de diagnostic revoluționar pentru medicină.
Acum două dintre telescoapele spațiale cu raze X ale NASA și-au combinat puterile de imagistică pentru a dezvălui „oasele” câmpului magnetic al unei structuri remarcabile în formă de mână, existentă în spațiu. Împreună, aceste telescoape dezvăluie comportamentul unei stele moarte, care a suferit o implozie și ale cărei resturi se găsesc printre formațiuni de particule de materie și antimaterie energizate.
În urmă cu aproximativ 1.500 de ani, o stea uriașă din galaxia noastră a rămas fără combustibilul nuclear. Când s-a întâmplat acest lucru, steaua s-a prăbușit pe ea însăși și a format un obiect extrem de dens numit stea neutronică.
Stelele neutronice, care se rotesc cu câmpuri magnetice puternice sau pulsari, sunt adevărate laboratoare pentru fizica extremă, ele oferind condiții care nu pot fi replicate pe Pământ. Pulsarii tineri pot crea jeturi de materie și antimaterie care se îndepărtează de poli, împreună cu un vânt intens, formând o „nebuloasă de vânt pulsar”.
În 2001, Observatorul de raze X Chandra al NASA a identificat pentru prima dată pulsarul PSR B1509-58 și a dezvăluit că nebuloasa sa pulsar de vânt (denumită MSH 15-52) seamănă cu o mână umană. Pulsarul este situat la baza „palmei” nebuloasei. MSH 15-52 și se află la 16.000 de ani lumină de Pământ.
Cel mai nou telescop cu raze X al NASA, Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE), a observat MSH 15-52 timp de aproximativ 17 zile, cea mai îndelungată perioadă de timp alocată observării unui singur obiect de când a fost lansat în decembrie 2021.
„Datele IXPE ne oferă prima hartă a câmpului magnetic în „mână” Particulele încărcate care produc razele X călătoresc de-a lungul câmpului magnetic, determinând forma de bază a nebuloasei, așa cum fac oasele în mâna unei persoane”, a spus Roger Romani de la Universitatea Stanford din California, care a condus studiul.
IXPE oferă informații despre orientarea câmpului electric al razelor X, determinată de câmpul magnetic al sursei de raze X. Aceasta se numește polarizare cu raze X. În regiunile mari ale MSH 15-52, cantitatea de polarizare este remarcabil de mare, atingând nivelul maxim așteptat din teorie. Pentru a atinge această putere, câmpul magnetic trebuie să fie foarte drept și uniform, ceea ce înseamnă că există puține turbulențe în acele regiuni ale nebuloasei de vânt pulsar.
„Cu toții suntem familiarizați cu razele X ca instrument medical de diagnosticare pentru oameni. Aici folosim razele X într-un mod diferit, dar ele dezvăluie din nou informații care altfel ne sunt ascunse”, a completat Josephine Wong, co-autor al studiului
O caracteristică deosebit de interesantă a MSH 15-52 este un jet de raze X strălucitor direcționat de la pulsar către „încheietura mâinii” din partea de jos a imaginii. Noile date IXPE arată că polarizarea la începutul jetului este scăzută, probabil pentru că aceasta este o regiune turbulentă cu câmpuri magnetice complexe, asociate cu generarea de particule de înaltă energie. Până la sfârșitul jetului, liniile câmpului magnetic par să se îndrepte și să devină mult mai uniforme, determinând polarizarea să devină mult mai mare.
Aceste rezultate sugerează că particulele primesc un impuls de energie în regiuni complexe turbulente din apropierea pulsarului de la baza palmei și curg către zonele în care câmpul magnetic este uniform de-a lungul încheieturii mâinii, degetelor și degetului mare.
„Am descoperit istoria de viață a materiei superenergetice și a particulelor de antimaterie din jurul pulsarului. Acest lucru ne învață despre modul în care pulsarii pot acționa ca acceleratori de particule”, a spus Niccolò Di Lalla, co-autor al cercetării.
IXPE a detectat, de asemenea, câmpuri magnetice similare pentru nebuloasele de vânt pulsar Vela și Crab, ceea ce înseamnă că acestea pot fi surprinzător de comune în aceste obiecte.
IXPE este o colaborare între NASA și Agenția Spațială Italiană cu parteneri și colaboratori științifici din 12 țări. IXPE este condus de Marshall. Ball Aerospace, cu sediul în Broomfield, Colorado, gestionează operațiunile navelor spațiale împreună cu Laboratorul de fizică atmosferică și spațială al Universității din Colorado din Boulder.
Centrul de zbor spațial Marshall al NASA gestionează programul Chandra. Centrul de raze X Chandra al Observatorului de Astrofizică Smithsonian controlează operațiunile științifice din Cambridge, Massachusetts și operațiunile de zbor din Burlington, Massachusetts.
Autor: Corina Gheorghe
Foto/video: NASA
