IXPE сфотографировал призрачную руку
1500 лет назад у одной из массивных звезд нашей галактики закончилось ядерной топливо. Она коллапсировала, завершив свое существование вспышкой сверхновой. Результатом этого события стало образование сверхкомпактного объекта — быстро вращающейся нейтронной звезды, обладающей очень сильным магнитным полем. Такие объекты называют пульсарами.
По сути, пульсары представляют собой природные лаборатории экстремальной физики с условиями, которые невозможно воспроизвести на Земле. Молодые пульсары могут создавать струи вещества и антивещества, выбрасываемые от его полюсов, а также интенсивный «ветер», образующий т. н. пульсарные туманности.
В 2001 году рентгеновская обсерватория Chandra впервые пронаблюдала образовавшийся в результате гибели звезды пульсар, а также окружающую его туманность MSH 15-52. Они находятся на расстоянии 16 000 световых лет от Земли. Выяснилась, что туманность обладает весьма необычной формой, напоминающей руку. Пульсар расположен у основания ее «ладони».
Два десятилетия спустя NASA решило вернуться к этому объекту и провести новые наблюдения как пульсара, так и туманности. Для этого был задействован недавно запущенный рентгеновский телескоп IXPE.
В общей сложности, IXPE изучал призрачную руку в течение 17 дней. Это его самый продолжительный период наблюдения за отдельным объектом с момента начала работы. Анализ собранных телескопом данных позволил астрономам создать первую карту магнитных полей MSH 15-. По словам исследователей, заряженные частицы движутся вдоль силовых линий, определяя основную форму туманности, подобно тому, как это делают кости в руке человека.
IXPE также представил данные о поляризации рентгеновского излучения, которая оказалась поразительно велика, достигая максимального уровня, ожидаемого из теоретических работ. Для достижения такой силы магнитное поле должно быть очень прямым и однородным. Это значит, что в формирующем туманность ветре пульсара практически нет турбулентности.
Особенно интересной особенностью MSH 15-52 является яркая рентгеновская струя, направленная от пульсара к «запястью» в нижней части изображения. Новые данные IXPE показывают, что поляризация в начале струи низкая, вероятно, потому, что это турбулентная область со сложными, запутанными магнитными полями, связанными с генерацией высокоэнергетических частиц. К концу струи линии магнитного поля выпрямляются и становятся более однородными, что приводит к увеличению поляризации.Эти результаты свидетельствуют о том, что частицы получают энергетический импульс в сложных турбулентных областях вблизи пульсара у основания «ладони» и стекают в области однородного магнитного поля вдоль «запястья» и «пальцев». IXPE также обнаружил похожую структуру магнитных полей у Крабовидной туманности и пульсара в Парусах, что позволяет предположить, что она типична для подобных объектов.
