Pierwsza odkryta mgławica wiatru pulsarowego wokół magnetara

To zdjęcie rentgenowskie przedstawia rozległe źródło emisyjne wokół źródła znanego jako Swift J1834.9-0846, które jest niezwykle rzadko odkrywaną ultra-magnetyczną gwiazdą neutronową (magnetarem). Poświata powstaje w obłoku szybko poruszających się cząsteczek emitowanych przez gwiazdę neutronową. Kolory wskazują energie w zakresie rentgenowskim: czerwony: 2000-3000 eV, zielony 3000-4500 eV, niebieski 5000-10000 eV. Zdjęcie przedstawia dane obserwacyjne zebrane przez sondę XMM-Newton 16 marca i 16 pażdziernika 2014 roku. Źródło: ESA/XMM-Newton/Younes et al.
To zdjęcie rentgenowskie przedstawia rozległe źródło emisyjne wokół źródła znanego jako Swift J1834.9-0846, które jest niezwykle rzadko odkrywaną ultra-magnetyczną gwiazdą neutronową (magnetarem). Poświata powstaje w obłoku szybko poruszających się cząsteczek emitowanych przez gwiazdę neutronową. Kolory wskazują energie w zakresie rentgenowskim: czerwony: 2000-3000 eV, zielony 3000-4500 eV, niebieski 5000-10000 eV. Zdjęcie przedstawia dane obserwacyjne zebrane przez sondę XMM-Newton 16 marca i 16 pażdziernika 2014 roku. Źródło: ESA/XMM-Newton/Younes et al.

Astronomowie po raz pierwszy w historii odkryli rozległy obłok wysoko-energetycznych cząstek zwany mgławicą wiatru pulsarowego (plerionem) wokół niesamowicie rzadkiej ultra-magnetycznej gwiazdy neutronowej, zwanej magnetarem.

Gwiazda neutronowa to ściśnięte jądro masywnej gwiazdy, która wyczerpała swoje paliwo, zapadła się pod własnym ciężarem i eksplodowała jako supernowa. Gwiazda neutronowa charakteryzuje się masą pół miliona mas Ziemi ściśniętą w kulkę o średnicy ok. 20 kilometrów. Tego typu egzotyczne obiekty często odkrywamy jako pulsary, emitujące silne strumienie promieniowania radiowego, widzialnego, rentgenowskiego i gamma wzdłuż linii pola magnetycznego. Gdy pulsar obracając się wokół własnej osi kieruje te strumienie w stronę Ziemi, astronomowie odkrywają pulsy energii – stąd też nazwa.

Ilustracja przedstawia porównanie rozmiary gwiazdy neutronowej do rozmiarów wyspy Manhattan w Nowym Jorku. Źródło: Goddard Space Flight Center
Ilustracja przedstawia porównanie rozmiary gwiazdy neutronowej do rozmiarów wyspy Manhattan w Nowym Jorku. Źródło: Goddard Space Flight Center

Pole magnetyczne typowego pulsara może być 100 miliardów do 10 bilionów silniejsze niż pole magnetyczne Ziemi. Pola magnetyczne magnetara są jeszcze 1000 razy silniejsze i jak na razie naukowcy nie wiedzą w jaki sposób one powstają. Z około 2600 znanych gwiazd neutronowych tylko 29 obiektów sklasyfikowano jako magnetary.

Nowo odkryta mgławica wiatru pulsarowego otacza magnetar znany pod oznaczeniem Swift J1834.9-0846 — w skrócie J1834.9 — odkryty za pomocą satelity Swift 7 sierpnia 2011 roku podczas krótkiego rozbłysku rentgenowskiego. Astronomowie podejrzewają, że obiekt ten związany jest z pozostałością po supernowej W41, znajdującą się 13 000 lat świetlnych od Ziemi w gwiazdozbiorze Tarczy, w kierunku centralnej części naszej galaktyki.

„Aktualnie nie wiemy w jaki sposób J1834.9 wyemitował i utrzymuje swoją mgławicę wiatru pulsarowego, która jak dotąd była strukturą obserwowaną tylko wokół młodych pulsarów,” mówi główny badacz George Younes z George Washington University w Waszyngtonie. „Jeżeli proces odpowiadający za jej powstanie jest taki sam jak w młodych pulsarach, to zaledwie 10 procent energii rotacji magnetara wykorzystywane jest na zasilanie blasku mgławicy.”

W miesiąc po odkryciu za pomocą satelity Swift, zespół kierowany przez Younesa ponownie skierował swój wzrok w stronę J1834.9, tym razem za pomocą obserwatorium rentgenowskiego Europejskiej Agencji Kosmicznej XMM-Newton i dostrzegl nietypowy rozmyty blask o średnicy 15 lat świetlnych, w którego centrum znajdował się magnetar. Nowe obserwacje magnetara za pomocą XMM-Newton wykonane w marcu i październiku 2014 roku, połączone z danymi archiwalnymi z XMM-Newton i Swift potwierdzają, że ten blask pochodzi od pierwszej w historii mgławicy wiatru pulsarowego odkrytej wokół magnetara. Artykuł opisujący analizę danych zostanie opublikowany w periodyku The Astrophysical Journal.

„Szczególnie zastanawia mnie dlaczego jest to jedyny jak dotąd magnetar z plerionem? Gdy już uda nam się znaleźć odpowiedź na to pytanie, być może dowiemy się jak powstaje magnetar, a jak zwykły pulsar,” mówi współautorka artykułu Chryssa Kouveliotou z George Washington University.

Najsłynniejszym plerionem jest mgławica napędzana przez pulsar powstały niecały tysiąc lat temu, znajdujący się w sercu pozostałości po supernowej w Mgławicy Kraba w gwiazdozbiorze Byka. Młode pulsary tego typu mają wysokie tempo rotacji rzędu kilkudziesięciu obrotów na sekundę. Takie tempo rotacji pulsara oraz silne pole magnetyczne prowadzą do przyspieszania elektronów i innych cząstek do bardzo wysokich energii. To prowadzi do powstania wiatru pulsarowego, który jest źródłem cząstek tworzących plerion (mgławicę wiatru pulsarowego).

Najlepiej poznana mgławica wiatru pulsarowego to Mgławica Kraba znajdująca się 6500 lat świetlnych od Ziemi w gwiazdozbiorze Byka. W centrum mgławicy znajduje się gwałtownie obracająca się gwiazda neutronowa rozpędzająca naładowane cząstki np. elektrony do prędkości bliskiej prędkości światła. Gdy takie elektrony podróżują wzdłuż linii pola magnetycznego, emitują niebieskawą poświatę. Powyższe zdjęcie złożono ze zdjęć wykonanych za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble'a w 1999 i 2000 roku. Mgławica Kraba ma średnicę 11 lat świetlnych. Źródło: NASA/ESA/J. Hester i A. Loll (Arizona State University)
Najlepiej poznana mgławica wiatru pulsarowego to Mgławica Kraba znajdująca się 6500 lat świetlnych od Ziemi w gwiazdozbiorze Byka. W centrum mgławicy znajduje się gwałtownie obracająca się gwiazda neutronowa rozpędzająca naładowane cząstki np. elektrony do prędkości bliskiej prędkości światła. Gdy takie elektrony podróżują wzdłuż linii pola magnetycznego, emitują niebieskawą poświatę. Powyższe zdjęcie złożono ze zdjęć wykonanych za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a w 1999 i 2000 roku. Mgławica Kraba ma średnicę 11 lat świetlnych. Źródło: NASA/ESA/J. Hester i A. Loll (Arizona State University)

Źródło: NASA

Komentarze

comments