Ученые использовали рентгеновский телескоп IXPE для создания подробной, детальной карты магнитного поля Крабовидной туманности, раскрывающей больше ее внутреннего устройства, чем когда-либо прежде.
Новые результаты, опубликованные в журнале Nature Astronomy, помогают раскрыть давние загадки хорошо изученной Крабовидной туманности и открывают новые вопросы на будущее.
Данные IXPE показывают, что магнитное поле Крабовидной туманности напоминает магнитное поле Ветровой туманности Вела-Пульсар, которая также имеет форму пончика. Но «Краб» удивил ученых тем, что области турбулентности магнитного поля оказались более неоднородными и асимметричными, чем ожидалось.
«Это явный признак того, что даже более сложные модели, разработанные в прошлом с использованием передовых числовых методов, не полностью отражают сложность этого объекта», — сказал Никколо Буччиантини, ведущий автор исследования и астроном обсерватории INAF Арчетри во Флоренции, Италия.
Любимый объект изучения астрономов, Крабовидная туманность возникла в результате вспышки сверхновой, зарегистрированной в 1054 году. Взрыв оставил после себя плотный объект, названный Крабовидным Пульсаром, диаметром примерно с город Хантсвилл в штате Алабама, но с массой примерно как два Солнца. Хаотическая мешанина газов, ударных волн, магнитных полей, высокоэнергетического света и частиц, исходящих от вращающегося пульсара, в совокупности называется «пульсарной ветровой туманностью». Эти экстремальные условия создают причудливую среду, которая еще до конца не изучена.
Поляризация рентгеновских лучей дает ученым ключ к пониманию направления, куда направлено магнитное поле в различных частях космического объекта, а также о том, насколько хорошо упорядочено магнитное поле. Геометрия и турбулентность магнитного поля определяют, как частицы катапультируются до скорости света.
С помощью телескопа Chandra были получены прекрасные снимки туманности и пульсара, а также ученые смогли увидеть струи и различные структуры. Рентгеновские снимки Чандры выявили струйчатые структуры, которые движутся в туманности, и помогли ученым лучше понять взаимосвязь между энергией пульсара и рентгеновским излучением.
Почти каждый недавний большой телескоп направлялся на Крабовидную туманность, чтобы лучше понять этот загадочный остаток сверхновой. Но только IXPE может изучать рентгеновские лучи «Краба» с точки зрения поляризации, меры организации электромагнитных полей.
По всей туманности IXPE обнаружил примерно такую же среднюю поляризацию, которую ученые наблюдали и ранее. Но с помощью более сложных инструментов IXPE удалось уточнить угол поляризации и изучить различия в поляризации по всему объекту. Ученые видят области сильной поляризации во внешних областях туманности, на расстоянии нескольких световых лет от пульсара, где поляризация ниже.
Это позволило ученым исследовать не только рентгеновские лучи от Крабовидной туманности, но и от самого пульсара или сферы магнитных полей вокруг него. Полученные данные позволяют предположить, что эти рентгеновские лучи возникают во внешней области магнитного поля, называемой областью «ветра», хотя где именно и как до сих пор неизвестно. Внутри магнитного поля толчки, создаваемые «ветром» пульсара, перемещают частицы со скоростью, близкой к скорости света.
