NASA kosmoseaparaat NuSTAR annab ülevaate Pulsari tuule udust 3C 58

NASA kosmoseaparaadi NuSTAR ja röntgenikiirguse vaatluskeskuse Chandra andmed on andnud ülevaate Pulsar Wind Nebula (PWN) moodustumise ja arengu mehhanismist.

Uued andmed NASA kosmoseaparaadi NuSTAR abil tehtud röntgenvaatlustest ja Chandra röntgenikiirguse vaatluskeskusest on andnud täiendava ülevaate pulsar-tuule udukogu (PWN) olemusest, mille nimi on 3C 58. Analüüsi tulemused võivad ka osakese rohkem valgust heita. levik PWNe populatsioonis - pulsari tuulega varjatud udud.

NuSTAR-i pildid 3C 58-st kuues energiaribas. Piltide energiaribad on 3–4,5 keV, 4,5–7 keV, 7–12 keV, 12–20 keV, 20–40 keV ja 40–60 keV vasakult paremale ja ülalt alla. Pildid on silutud ja kaalud on parema loetavuse huvides maksimaalselt 1 väärtuseks seatud. Chandra valged kontuurid on ülemises vasakpoolses paneelis ületatud (An et al., 2019)

Kui laetud osakestest koosnev pulsar-tuul põrkub pulsari ümbrusega - koosneb tähe varju väliskihtidest - eriti aeglaselt laieneva supernoova väljundiga -, tekitab see männi nematoodi.

PWNe vaatlused on näidanud, et nendes objektides olevad osakesed kaotavad kiirguse jaoks oma energia, muutudes vähem energeetiliseks, kui nende kaugus tsentraalsest pulsarist suureneb. PWNe röntgenuuringud võimaldavad leida olulist teavet osakeste voo kohta nendes ududes.

PWN 3C 58 - asub Maast umbes 6500–10 000 valgusaasta kaugusel - on torus-reaktiivstruktuuriga noor mälestis, mille toiteallikaks on 65 millisekundi pikkune pulsar PSR J0205 + 6449.

Objekti on intensiivselt uuritud pehme röntgenkiirguse vahemikus (alla 8,0 keV), nii et selle pehme röntgenkiirguse spekter on hästi modelleeritud, kuid astronoomid on huvitatud kontrollimisest, kas spekter ulatub kõva röntgenikiirguseni üle 10 keV.

Selle uurimiseks kasutas Lõuna-Koreas Cheongjus asuva Chungbuki riikliku ülikooli Hongjun Ani juhitud teadlaste rühm kosmosesõidukit Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR), et viia läbi spektrianalüüs 3C 58 kuni 20 keV. Nad analüüsisid ka Chandra andmeid NuSTARi tulemustega võrdlemiseks.

Astronoomid mõõtsid energiasõltuvat morfoloogiat, spektriindeksi ruumilist varieeruvust ja ruumiliselt integreeritud lairiba röntgenispektrit 3C 58.

"Neid mõõtmisi kasutatakse 3C 58 omaduste tuletamiseks sünkrotronkiirguse stsenaariumide korral." Selles avaldatakse 12. aprillil arXiv.org avaldatud paber.

Tulemused näitavad, et 3C 58 suurus väheneb energia suurenemisega. Teadlased usuvad, et selle põhjuseks on sünkrotroni põlemise efekt - kiirgus, mida osakesed kiirgavad, kui nad on kõverdatud teekonna järgimise tõttu pidevas kiirenduses. Andmed näitavad ka, et selle männi nematoodi välispiirkondades on spekter pehmem.

Lisaks leidsid teadlased vihje ruumiliselt integreeritud röntgenispektri spektraalkatkestusest ja spektriindeksi 3C 58 radiaalsuunalise profiili katkemisest.

NASA NuSTAR-i röntgenteleskoobi illustratsioon (Harrison.F, Caltech, NASA)

Uuringu kohaselt näitab radiaalprofiili purunemine elektronide maksimaalset energiat umbes 200 TeV, mis on varasemast suurem. Spektri murdmisel näitavad andmed, et elektronide maksimaalne energia on umbes 140 TeV eeldatava magnetvälja tugevuse korral 80 μG. Lisaks arvutati 3C 58 magnetvälja tugevus vahemikus 30 kuni 200 μG.

Astronoomid järeldasid, et nende uuring võib edendada meie teadmisi PWNe kiirendus- ja emissioonimudelitest. Nad märkisid, et 3C 58 puhul on selle hästi mõõdetud lairiba spektrienergia jaotusel ja võimalikul röntgenikiirguse katkestusel potentsiaali pakkuda uusi teadmisi osakeste kiirenduse ja vooluhulga kohta PWNe-s.

Algne uurimistöö: Hongjun An. NuSTARi pulsaari tuule udukogu 3C ~ 58 kõva röntgenuuringud. arXiv: 1904.05991 [astro-ph.HE]. arxiv.org/abs/1904.05991