Космическият кораб NuSTAR на НАСА дава поглед върху пулсарската мъглявина 3C 58

Данните от космическия кораб NuSTAR на НАСА и рентгеновата обсерватория Чандра предоставиха представа за механизма, който стои зад формирането и еволюцията на мъглявината Pulsar Wind (PWN).

Нови данни от рентгенови наблюдения, използващи космическия кораб NuSTAR на НАСА и от космическата обсерватория Чандра, дадоха допълнителна представа за същността на пулсарна вятърна мъглявина (PWN), наречена 3C 58. Резултатите от анализа биха могли също да хвърлят повече светлина върху частиците разпространение в популацията на известни PWNe - мъглявини, задвижвани от вятъра на пулсар.

NuSTAR изображения на 3C 58 в шест енергийни обхвата. Енергийните ленти за изображенията са 3–4,5 кэВ, 4,5–7 кЕВ, 7–12 кЕВ, 12–20 кЕВ, 20–40 кЕВ и 40–60 кЕВ отляво надясно и отгоре надолу. Изображенията се изглаждат и везните се настройват така, че да имат стойност максимум 1 за по-добра четливост. Белите контури на Chandra се наслояват в горния ляв панел за справка (An et al., 2019)

Когато пулсарният вятър, който е съставен от заредени частици, се сблъсква с обкръжението на пулсара - състоящ се от външните слоеве на звездата, особено с бавно разширяващата се изтласкване на свръхнова - той развива PWN.

Наблюденията на PWNe показват, че частиците в тези обекти губят енергията си до излъчване, ставайки по-малко енергични, тъй като разстоянието им от централния пулсар се увеличава. Рентгенологичните изследвания на PWNe имат потенциал да разкрият важна информация за потока на частиците в тези мъглявини.

PWN 3C 58 - разположен на около 6 500 до 10 000 светлинни години от Земята - е млад PWN със струйно-струйна структура и захранван от 65-милисекундния пулсар PSR J0205 + 6449.

Обектът е интензивно проучен в меката рентгенова лента (под 8,0 кэВ), така че неговият мек рентгенов спектър е добре моделиран, но астрономите са заинтересовани да проверят дали спектърът се простира до твърда рентгенова лента над 10 keV.

За да разследват това, група изследователи, ръководени от Националния университет Хонгюн Ан от Чунгбук в Чонджу, Южна Корея, използваха космическия апарат Ядрен спектроскопичен телескоп (NuSTAR) за извършване на спектрален анализ на 3С 58 до 20 кЕВ. Те също така анализираха отново данните на Chandra за сравнение с резултатите от NuSTAR.

Астрономите измерват енергозависимата морфология, пространственото изменение на спектралния индекс и пространствено интегриран широколентов рентгенов спектър от 3С 58.

„Тези измервания се използват за извеждане на свойства на 3C 58 със сценарии на синхротронно излъчване.“ Докладът е публикуван на 12 април на arXiv.org.

Резултатите показват, че размерът на 3C 58 намалява с увеличаване на енергията. Изследователите смятат, че това се дължи на ефекта на изгаряне на синхротрон - радиация, която частиците излъчват, когато са в непрекъснато ускорение поради следващ извит път. Данните показват също, че спектърът е по-мек в външните райони на тази PWN.

Нещо повече, изследователите откриха намек за спектрално счупване в пространствено интегрирания рентгенов спектър и пробив в радиалния профил на спектралния индекс от 3C 58.

Илюстрация на рентгенов телескоп NuSTAR на НАСА (Harrison.F, Caltech, НАСА)

Според проучването, счупване в радиалния профил показва максимална енергия на електрона около 200 TeV, което е по-голямо от изчисленото по-рано. Когато става въпрос за спектралното счупване, данните предполагат максимална електронна енергия от приблизително 140 TeV за предполагаема сила на магнитното поле от 80 μG. Освен това се изчислява силата на магнитното поле в ЗС 58 между 30 и 200 μG.

Астрономите заключиха, че тяхното проучване може да подобри нашите знания за моделите на ускорение и емисии на PWNe. Те отбелязаха, че в случай на 3C 58, неговото добре измерено широколентово спектрално разпределение на енергията и възможното счупване на рентгенови лъчи имат потенциала да предоставят нова информация за ускорението и потока на частиците в PWNe.

Оригинални изследвания: Hongjun An. NuSTAR твърди рентгенови изследвания на мъглявината на пулсарния вятър 3C ~ 58. arXiv: 1904.05991 [astro-ph.HE]. arxiv.org/abs/1904.05991