Vela Pulsar Wind Nebula neemt vlucht in nieuwe afbeelding van NASA's IXPE

[univers]

Ongeveer 10.000 jaar geleden bereikte het licht van de explosie van een gigantische ster in het sterrenbeeld Vela de aarde. Deze supernova liet een dicht object achter, een pulsar genaamd, dat tijdens het ronddraaien regelmatig lijkt op te lichten, als een kosmische vuurtoren. Vanaf het oppervlak van deze pulsar ontstaan ​​winden van deeltjes die bijna de snelheid van het licht bereiken, waardoor een chaotische mengelmoes van geladen deeltjes en magnetische velden ontstaat die botsen op omringend gas. Dit fenomeen wordt een pulsarwindnevel genoemd.


Deze afbeelding toont de Vela pulsar windnevel. Lichtblauw vertegenwoordigt röntgenpolarisatiegegevens van NASA's Imaging X-ray Polarimetry Explorer. Roze en paarse kleuren komen overeen met gegevens van NASA's Chandra X-Ray-observatorium, dat Vela al verschillende keren eerder heeft waargenomen. NASA's Hubble-ruimtetelescoop droeg bij aan de sterren op de achtergrond.
Credits: Röntgenfoto: (IXPE) NASA/MSFC/Fei Xie & (Chandra) NASA/CXC/SAO; Optisch: NASA/STScI Hubble/Chandra-verwerking door Judy Schmidt; Hubble/Chandra/IXPE verwerking en samenstelling door NASA/CXC/SAO/Kimberly Arcand & Nancy Wolk

In deze nieuwe afbeelding komt de wazige lichtblauwe halo overeen met de allereerste röntgenpolarisatiegegevens voor Vela, die afkomstig zijn van NASA's Imaging X-ray Polarimetry Explorer of IXPE. Een vage blauwe vage lijn die naar de rechterbovenhoek wijst, komt overeen met een straal van hoogenergetische deeltjes die met ongeveer de helft van de lichtsnelheid uit de pulsar schiet. Aangenomen wordt dat de roze röntgenstralen "bogen" de randen markeren van donutvormige gebieden waar de pulsarwind schokt en hoogenergetische deeltjes versnelt. De pulsar zelf bevindt zich in de witte cirkel in het midden van de afbeelding.

Roze en paarse kleuren komen overeen met gegevens van NASA's Chandra X-ray Observatory, dat Vela al verschillende keren eerder heeft waargenomen. De gouden sterren werden vastgelegd door NASA's Hubble-ruimtetelescoop.

Het meten van polarisatie, wat te maken heeft met hoe elektromagnetische golven zijn georganiseerd, geeft wetenschappers een ongekend inzicht in hoe een kosmisch object zoals een pulsar deeltjes versnelt tot hoge snelheden.

"Met IXPE gebruiken we extreme objecten zoals Vela als laboratorium om enkele van de meest prangende vragen in de astrofysica te onderzoeken, zoals hoe deeltjes worden gekatapulteerd tot bijna de snelheid van het licht lang nadat een ster is geëxplodeerd", zegt Phil Kaaret, senior wetenschapper bij NASA's Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama.

In een recente studie waren wetenschappers verbaasd over de hoge mate van polarisatie die ze aantroffen in de röntgenstralen bij de Vela pulsar windnevel. IXPE-waarnemingen van dit object werden in december gepubliceerd in het tijdschrift Nature.

"Dit is de hoogste mate van polarisatie die tot nu toe is gemeten in een hemelse röntgenbron", zegt Fei Xie, hoofdauteur van de Nature-studie, professor aan de Guangxi University in Nanning, Guangxi, China, en voormalig postdoctoraal onderzoeker aan de Italiaanse Nationale Instituut voor Astrofysica/Instituut voor Ruimteastrofysica en Planetologie (INAF/IAPS) in Rome.

Hoge polarisatie betekent dat de elektromagnetische velden goed georganiseerd zijn; ze staan ​​opgesteld in specifieke richtingen en zijn afhankelijk van hun positie in de nevel. Wat meer is, de röntgenstralen die IXPE detecteert, zijn afkomstig van hoogenergetische elektronen die in de magnetische velden van de pulsarwindnevel spiraliseren, genaamd "synchrotronemissie". Sterk gepolariseerde röntgenstraling betekent dat ook deze magnetische velden goed georganiseerd moeten zijn.


Een afbeelding van NASA's Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) waarnemingen van de Vela pulsar windnevel. De kleuren vertegenwoordigen verschillende röntgenintensiteiten, met de helderste gebieden in rood en de zwakste gebieden in blauw. De zwarte lijnen geven de richtingen van het magnetische veld weer op basis van de IXPE-gegevens en de zilveren lijnen geven de richtingen van het magnetische veld weer op basis van radiogegevens van de Australia Telescope Compact Array. De grijze contouren tonen de röntgenintensiteiten van Chandra-gegevens. De pulsar bevindt zich nabij het centrum van de helderste röntgenstraling.
Credits: Xie et al, 2022 (Natuur)

In tegenstelling tot supernova-resten die een schil van materiaal om zich heen hebben, suggereert de hoge polarisatie van de röntgenstralen "dat de elektronen niet werden versneld door de turbulente schokken die belangrijk lijken in andere röntgenbronnen", zei Roger W. Romani , een Stanford-astrofysicus die betrokken is bij de IXPE-gegevensanalyse. In plaats daarvan moet er een ander proces bij betrokken zijn, zoals magnetische herverbinding, waarbij magnetische veldlijnen worden verbroken en samengevoegd. Dat is een manier waarop magnetische energie wordt omgezet in deeltjesenergie.

IXPE-gegevens suggereren ook dat het magnetische veld is uitgelijnd als een gladde donutvormige structuur rond de evenaar van de pulsar. Deze vorm was in lijn met de verwachtingen van wetenschappers.

"Deze IXPE röntgenpolarisatiemeting voegt een ontbrekend stukje toe aan de Vela pulsar windnevel-puzzel", zegt Alessandro Di Marco, een onderzoeker bij INAF / IAPS in Rome die heeft bijgedragen aan de gegevensanalyse. "Door in kaart te brengen met een ongekende resolutie, onthult IXPE het magnetische veld in de centrale regio, wat overeenkomt met resultaten verkregen uit radiobeelden van de buitenste nevel."

De Vela-pulsar, die zich ongeveer 1000 lichtjaar van de aarde bevindt, heeft een diameter van ongeveer 25 kilometer en draait 11 keer per seconde, sneller dan een helikopterrotor.

https://www.nasa.gov/mission_pages/ixpe ... asa-s-ixpe