Teleskop IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) NASA wykonał pierwsze zdjęcia w spolaryzowanym promieniowaniu rentgenowskim pozostałości po supernowej SN 1006. Nowe wyniki poszerzają wiedzę naukowców na temat związku między polami magnetycznymi, a przepływem cząstek o wysokiej energii powstałych w wyniku eksplozji gwiazdy.
Położona około 6500 lat świetlnych od Ziemi, w konstelacji Lupus, SN 1006 to wszystko, co pozostało po gigantycznej eksplozji, do której doszło albo w wyniku połączenia dwóch białych karłów, albo gdy biały karzeł pobrał zbyt dużo masy od gwiazdy towarzyszącej. SN 1006 po raz pierwszy została dostrzeżona wiosną 1006 roku n.e. przez obserwatorów z Chin, Japonii, Europy i świata arabskiego. Jej światło było widoczne gołym okiem przez co najmniej trzy lata. Współcześni astronomowie nadal uważają to za najjaśniejsze wydarzenie gwiezdne w zapisanej historii.
Odkąd rozpoczęły się współczesne obserwacje tego obiektu, badacze zidentyfikowali dziwną podwójną strukturę pozostałości, wyraźnie różniącą się od innych, bardziej sferycznie symetrycznych pozostałości po supernowych. SN 1006 ma także jasne „odnogi” lub krawędzie rozpoznawalne w pasmach rentgenowskich i gamma.
Poprzednie obserwacje rentgenowskie SN 1006 dostarczyły pierwszego dowodu na to, że pozostałości supernowych mogą bardzo silnie przyspieszać elektrony i pomogły wykazać, że szybko rozszerzające się mgławice wokół eksplodowanych gwiazd są miejscem powstawania wysokoenergetycznych promieni kosmicznych, które mogą przemieszczać się z prędkością bliską prędkości światła.
Naukowcy przypuszczali, że unikalna struktura SN 1006 jest powiązana z orientacją jej pola magnetycznego i wysunęli teorię, że fale uderzeniowe supernowych na północnym wschodzie i południowym zachodzie poruszają się w kierunku zgodnym z polem magnetycznym i skuteczniej przyspieszają cząstki o wysokiej energii.
Nowe odkrycia IXPE pomogły potwierdzić i lepiej wyjaśnić te teorie. Po raz pierwszy możemy z większą szczegółowością i dokładnością mapować struktury pola magnetycznego pozostałości supernowych przy wyższych energiach, co pozwala nam lepiej zrozumieć procesy powodujące przyspieszenie tych cząstek.
Zdjęcie pozostałości po supernowej SN 1006 łączące obserwacje wykonane teleskopami NASA Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) i Obserwatorium Rentgenowskim Chandra. Elementy czerwone, zielone i niebieskie ukazują, odpowiednio, promieniowanie rentgenowskie o niskiej, średniej i wysokiej energii, zaobserwowane przez Chandrę. Dane IXPE, które mierzą polaryzację światła rentgenowskiego, pokazano na fioletowo w lewym górnym rogu, z dodatkiem linii przedstawiających ruch na zewnątrz pola magnetycznego pozostałości. Źródło: Zdjęcie rentgenowskie: NASA/CXC/SAO (Chandra); NASA/MSFC/Nanjing Univ./P. Zhou i in. (IXPE); IR: NASA/JPL/CalTech/Spitzer; Przetwarzanie obrazu: NASA/CXC/SAO/J.Schmidt
Naukowcy twierdzą, że istnieje związek między polami magnetycznymi, a wypływem wysokoenergetycznych cząstek z pozostałości po supernowej. Jak wynika z obserwacji IXPE, pola magnetyczne w powłoce SN 1006 są nieco zdezorganizowane, mimo to nadal mają preferowany kierunek. Gdy fala uderzeniowa z pierwotnej eksplozji przechodzi przez otaczający gaz, pola magnetyczne dopasowują się do ruchu fali uderzeniowej. Naładowane cząstki są uwięzione przez pola magnetyczne wokół pierwotnego punktu wybuchu, gdzie szybko otrzymują impulsy przyspieszenia. Pędzące cząstki o wysokiej energii przekazują swoją energię, sprawiając że pola magnetyczne są silne i turbulentne.
Od czasu wystrzelenia w grudniu 2021 r. teleskop IXPE obserwował trzy pozostałości supernowych – Kasjopeję A, Tycho i obecnie SN 1006 – pomagając naukowcom w pełniejszym zrozumieniu pochodzenia i procesów pól magnetycznych otaczających te zjawiska. Naukowcy byli zaskoczeni, gdy odkryli, że SN 1006 jest bardziej spolaryzowana niż pozostałe dwie pozostałości po supernowych, jednak wszystkie trzy obiekty wykazują pola magnetyczne zorientowane w taki sposób, że są skierowane na zewnątrz od środka eksplozji.
Gif przedstawiający teleskop IXPE w kosmosie, przygotowujący się do rozpoczęcia badań naukowych. Źródło: NASA
Więcej informacji: publikacja „Struktury magnetyczne i turbulencje w SN 1006 ujawnione za pomocą obrazowania polarymetrii rentgenowskiej” “Magnetic Structures and Turbulence in SN 1006 Revealed with Imaging X-Ray Polarimetry”, Ping Zhou i in., The Astrophysical Journal (2023) DOI: 10.3847/1538-4357/acf3e6
Opracowanie: Joanna Molenda-Żakowicz
Na ilustracji: Model eksplozji SN 1006 autorstwa Salvatore Orlando i in. (National Institute for Astrophysics - INAF, Osservatorio Astronomico di Palermo). Źródło: NASA
