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

Podaci s NASA-inog svemirskog broda NuSTAR i rendgenskog opservatorija Chandra omogućili su uvid u mehanizam koji nastaje zbog nastanka i razvoja Pulsar maglice vjetra (PWN).

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

NuSTAR slike 3C 58 u šest energetskih opsega. Energetski rasponi 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 gornjem lijevom panelu za referencu (An i sur., 2019)

Kad se pulsarni vjetar, sastavljen od nabijenih čestica, sudario s okolicom pulsara - koja se sastoji od prolijevanih 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 otprilike od 6.500 do 10.000 svjetlosnih godina od Zemlje - mladi je PWN sa strukturom strujanja tora i pokreće ga 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 predvođena Nacionalnim sveučilištem 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 energetski ovisnu morfologiju, prostornu varijaciju spektralnog indeksa i prostorno integrirani širokopojasni spektar rendgenskih zraka 3C 58.

"Ova se mjerenja koriste za zaključivanje svojstava 3C 58 sa scenarijima sinhrotronskog zračenja." U radu, objavljenom 12. travnja na arXiv.org - navodi se.

Rezultati pokazuju da se veličina 3C 58 smanjuje s porastom energije. Istraživači vjeruju da je to posljedica 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.

Štoviše, istraživači su pronašli nagovještaj na spektralni proboj 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 dati 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