NASA-in svemirski brod NuSTAR daje uvid u Pulsar maglu vjetra 3C 58

Podaci NASA-inog svemirskog broda NuSTAR i rendgenskog opservatorija Chandra pružili su uvid u mehanizam koji nastaje iza Pulsar maglice vjetra i evolucije.

Novi podaci rendgenskih promatranja pomoću NASA-inog svemirskog broda NuSTAR i iz svemirskog opservatorija Chandra pružali su daljnji uvid u prirodu maglice pulsarskog vjetra (PWN) nazvane 3C 58. Rezultati analize također bi mogli osvijetliti čestice rasprostranjenost u populaciji poznatih PWNe - maglina koje pokreće vjetar pulsara.

NuSTAR slike 3C 58 u šest energetskih opsega. Energetski pojasi za slike su 3–4,5 keV, 4,5–7 keV, 7–12 keV, 12–20 keV, 20–40 keV i 40–60 keV s lijeva na desno, od vrha do dna. Slike su izglađene, a vage su podešene tako da imaju vrijednost 1 maksimalno za bolju čitljivost. Obrve bijele Chandra prekrivene su u gornjoj lijevoj ploči za referencu (An i sur., 2019)

Kad se pulsarni vjetar, sastavljen od nabijenih čestica, sudara s okolinom pulsara - koja se sastoji od prolivenih vanjskih slojeva zvijezde - osobito s izbacivanjem supernove koja se polako širi - razvija PWN.

Promatranja PWNe pokazala su da čestice u tim objektima gube energiju na zračenje postajući manje energično kako se povećava njihova udaljenost od središnjeg pulsara. Rendgenske studije PWNe mogu otkriti važne informacije o protoku čestica u ovim maglicama.

PWN 3C 58 - smješten od Zemlje nekih 6.500 do 10.000 svjetlosnih godina - mladi je PWN sa strukturom strujanja i pokreće 65-milisekundni pulsar PSR J0205 + 6449.

Objekt se intenzivno proučava u mekom pojasu rendgenskih zraka (ispod 8,0 keV), tako da je njegov meki rendgenski spektar dobro modeliran, ali astronomi su zainteresirani za provjeru da li se spektar proširio na tvrdi rendgenski pojas iznad 10 keV.

Da bi to istražili, skupina istraživača pod vodstvom Nacionalnog sveučilišta Hongjun An iz Chungbuka u Cheongjuu, Južna Koreja zaposlila je svemirsku letjelicu Nuklearni spektroskopski teleskop (NuSTAR) za obavljanje spektralne analize od 3C 58 do 20 keV. Također su ponovno analizirali Chandra podatke za usporedbu s rezultatima NuSTAR-a.

Astronomi su izmjerili morfologiju ovisnu o energiji, prostornu varijaciju spektralnog indeksa i prostorno integrirani širokopojasni spektar rendgenskih zraka 3C 58.

„Ta se mjerenja koriste za zaključivanje svojstava 3C 58 sa scenarijima sinkrotronoga zračenja.“ U dokumentu objavljenom 12. travnja na arXiv.org - navodi se.

Rezultati pokazuju da se veličina 3C 58 smanjuje s porastom energije. Istraživači vjeruju da je to zbog efekta izgaranja sinkrotrona - zračenja koje čestice emitiraju u neprekidnom ubrzanju uslijed praćenja zakrivljenog puta. Podaci također pokazuju da je spektar mekši u vanjskim područjima ove PWN.

Nadalje, istraživači su pronašli nagovještaj spektralnog prekida u prostorno integriranom spektru rendgenskih zraka i proboj radijalnog profila spektralnog indeksa od 3C 58.

Ilustracija NASA-inog teleskopa NuSTAR (Harrison.F, Caltech, NASA)

Prema studiji, prekid radijalnog profila ukazuje na maksimalnu energiju elektrona od oko 200 TeV, koja je veća od ranije procijenjene. Kada je u pitanju spektralni prekid, podaci sugeriraju maksimalnu energiju elektrona od oko 140 TeV za pretpostavljenu jakost magnetskog polja od 80 µG. Uz to, izračunata je jakost magnetskog polja u 3C 58 između 30 i 200 µG.

Astronomi su zaključili da bi njihova studija mogla unaprijediti naše znanje o modelima ubrzanja i emisije PWNe. Napomenuli su da u slučaju 3C 58, njegova dobro izmjerena širokopojasna spektralna raspodjela energije i mogući proboj rendgenskih zraka mogu pružiti novi uvid u ubrzanje i protok čestica u PWNe.

Izvorno istraživanje: Hongjun An. NuSTAR-ove teške rendgenske studije maglice pulsarnog vjetra 3C ~ 58. arXiv: 1904.05991 [astro-ph.HE]. arxiv.org/abs/1904.05991