NASA's IXPE vindt krachtige magnetische velden en vaste korst bij Neutron Star

[univers]

Deze foto toont de positie van magnetar 4U 0142+61 in het heelal. De magnetar is een neutronenster in het sterrenbeeld Cassiopeia, ongeveer 13.000 lichtjaar van de aarde verwijderd.
Credits: Roberto Taverna

Minder dan een jaar na de lancering hebben NASA's Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) waarnemingen van een neutronenster geleid tot bevestiging van wat wetenschappers alleen eerder hebben getheoretiseerd: magnetars hebben ultrasterke magnetische velden en zijn sterk gepolariseerd.

Wetenschappers gebruikten IXPE om de magnetar 4U 0142+61 waar te nemen, een neutronenster in het sterrenbeeld Cassiopeia, ongeveer 13.000 lichtjaar van de aarde verwijderd. Dit is de allereerste waarneming van röntgenpolarisatie van een magnetar, een neutronenster met de krachtigste magnetische velden in het universum.

Astronomen ontdekten dat de neutronenster waarschijnlijk een vast oppervlak heeft en geen atmosfeer. Dit is de eerste keer dat wetenschappers op betrouwbare wijze hebben kunnen concluderen dat een neutronenster een kale vaste korst heeft, een bevinding die mogelijk is gemaakt door IXPE's röntgenpolarisatiemetingen.

Polarisatie is een eigenschap van licht die ons vertelt over de onderling verbonden elektrische en magnetische velden waaruit alle golflengten van licht bestaan. Deze velden oscilleren of trillen in een rechte hoek ten opzichte van de reisweg van het licht. Wanneer zijn elektrische velden in een enkele, verenigde richting trillen, zeggen we dat het licht gepolariseerd is.

Astronomen ontdekten ook dat de polarisatiehoek afhangt van de energie van lichtdeeltjes, met hoogenergetisch licht bij een polarisatiehoek van 90 graden in vergelijking met licht met lage energie.

"We ontdekten dat de polarisatiehoek precies 90 graden zwaait, in navolging van wat theoretische modellen zouden voorspellen als de ster een stevige korst had omringd door een externe magnetosfeer gevuld met elektrische stromen", zegt Roberto Taverna van de Universiteit van Padova, hoofdauteur van de nieuwe studie in het tijdschrift Science.

Wetenschappers waren verrast toen ze ontdekten dat energieniveaus de polarisatie kunnen beïnvloeden.

"Op basis van de huidige theorieën voor de magnetars, verwachtten we polarisatie te detecteren, maar niemand voorspelde dat polarisatie afhankelijk zou zijn van energie, zoals we zien in deze magnetar", zegt Martin Weisskopf, een emeritus-wetenschapper van NASA die het IXPE-team van de missie leidde. aanvang tot het voorjaar van 2022.



Bovendien geeft de polarisatie bij lage energieën aan dat het magnetische veld zo onvoorstelbaar krachtig is dat het de atmosfeer rond de neutronenster in een vaste stof of een vloeistof had kunnen veranderen.

"Dit is een fenomeen dat bekend staat als magnetische condensatie", zei Roberto Turolla, voorzitter van de IXPE-werkgroep voor magnetar-thema's, samen met de University of Padova en University College London.

Het is nog steeds een onderwerp van discussie of magnetars en andere neutronensterren een atmosfeer hebben.

Dankzij röntgenpolarisatiemetingen kunnen astrofysici nu de polarisatiegraad en de positiehoek controleren bij het testen van de parameters van röntgenemissiemodellen. De bevindingen van de waarnemingen van IXPE zullen röntgenastronomen helpen om de fysica van extreme objecten zoals magnetars en zwarte gaten beter te begrijpen.

"Naast de magnetar 4U 0142+61, wordt IXPE gebruikt om een ​​breed scala aan extreme röntgenbronnen te bestuderen, en er komen veel opwindende resultaten binnen", zegt Fabio Muleri, IXPE Italian Project Scientist van het INAF-Institute for Space Astrofysica en planetologie in Rome.

Voor Weisskopf is het duidelijk dat de observaties van IXPE van cruciaal belang zijn geweest.

"Naar mijn mening kan er geen twijfel over bestaan ​​dat IXPE heeft aangetoond dat röntgenpolarimetrie belangrijk en relevant is voor ons begrip van hoe deze fascinerende röntgensystemen werken," zei hij. "Toekomstige missies zullen hiervan op de hoogte moeten zijn."

IXPE bouwt voort op de ontdekkingen van NASA's Chandra X-ray Observatory en andere ruimtetelescopen door de polarisatie van röntgenlicht te meten .

Als onderdeel van NASA's Small Explorer-missieserie, werd IXPE in december 2021 gelanceerd op een Falcon 9-raket vanuit NASA's Kennedy Space Center in Florida. Het draait nu 370 mijl, of ongeveer 595 kilometer, boven de evenaar van de aarde. De missie is een samenwerking tussen NASA en het Italiaanse ruimteagentschap, met partners en wetenschappelijke medewerkers in 13 landen. Ball Aerospace, met het hoofdkantoor in Broomfield, Colorado, beheert de operaties van ruimtevaartuigen.

https://www.nasa.gov/mission_pages/ixpe ... -star.html