IXPE desvenda teorias que cercam o remanescente histórico de supernova

O telescópio IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) da NASA capturou as primeiras imagens polarizadas de raios X do remanescente de supernova SN 1006. Os novos resultados expandem a compreensão dos cientistas sobre a relação entre os campos magnéticos e o fluxo de partículas de alta energia da explosão. estrelas.

Esta nova imagem do remanescente de supernova SN 1006 combina dados do Imaging X-ray Polarimetry Explorer da NASA e do Chandra X-ray Observatory da NASA. Os elementos vermelho, verde e azul refletem raios X de baixa, média e alta energia, respectivamente, conforme detectados pelo Chandra. Os dados do IXPE, que medem a polarização da luz de raios X, são mostrados em roxo no canto superior esquerdo, com a adição de linhas que representam o movimento para fora do campo magnético do remanescente. Raio X: NASA/CXC/SAO (Chandra); NASA/MSFC/Nanjing Univ./P. Zhou et al. (IXPE); RI: NASA/JPL/CalTech/Spitzer; Processamento de imagem: NASA/CXC/SAO/J.Schmidt

“Os campos magnéticos são extremamente difíceis de medir, mas o IXPE fornece uma maneira eficiente de investigá-los”, disse o Dr. Ping Zhou, astrofísico da Universidade de Nanjing em Jiangsu, China, e autor principal de um novo artigo sobre as descobertas, publicado no The Astrophysical Journal . “Agora podemos ver que os campos magnéticos do SN 1006 são turbulentos, mas também apresentam uma direção organizada.”

Situada a cerca de 6.500 anos-luz da Terra, na constelação de Lúpus, SN 1006 é tudo o que resta após uma explosão titânica, que ocorreu quando duas anãs brancas se fundiram ou quando uma anã branca extraiu demasiada massa de uma estrela companheira. Inicialmente detectada na primavera de 1006 d.C. por observadores na China, Japão, Europa e no mundo árabe, a sua luz foi visível a olho nu durante pelo menos três anos. Os astrónomos modernos ainda o consideram o evento estelar mais brilhante registado na história.

Desde o início da observação moderna, os investigadores identificaram a estranha estrutura dupla do remanescente, marcadamente diferente de outros remanescentes arredondados de supernovas. Ele também possui “membros” ou bordas brilhantes identificáveis ​​nas bandas de raios X e raios gama.

“Remanescentes de supernovas brilhantes em raios X de proximidade, como SN 1006, são ideais para medições de IXPE, dada a combinação de sensibilidade de polarização de raios X do IXPE com a capacidade de resolver espacialmente as regiões de emissão”, disse Douglas Swartz, pesquisador do Espaço Universitário . Pesquisador da Associação de Pesquisa do Marshall Space Flight Center da NASA em Huntsville, Alabama. “Esta capacidade integrada é essencial para localizar locais de aceleração de raios cósmicos.”

Observações anteriores em raios X da SN 1006 ofereceram a primeira evidência de que os remanescentes de supernovas podem acelerar radicalmente os eletrões e ajudaram a identificar nebulosas em rápida expansão em torno de estrelas que explodiram como berço de raios cósmicos altamente energéticos, que podem viajar quase à velocidade da luz.

Os cientistas presumiram que a estrutura única da SN 1006 está ligada à orientação do seu campo magnético e teorizaram que as ondas de explosão de supernova no nordeste e sudoeste se movem na direção alinhada com o campo magnético e aceleram de forma mais eficiente partículas de alta energia.

As novas descobertas do IXPE ajudaram a validar e esclarecer essas teorias, disse o Dr. Yi-Jung Yang, astrofísico de altas energias da Universidade de Hong Kong e co-autor do artigo.

“As propriedades de polarização obtidas em nossa análise espectral-polarimétrica alinham-se notavelmente bem com os resultados de outros métodos e observatórios de raios X, ressaltando a confiabilidade e as fortes capacidades do IXPE, disse Yang.

Pela primeira vez, podemos mapear as estruturas do campo magnético dos remanescentes de supernovas a energias mais elevadas com maior detalhe e precisão – permitindo-nos compreender melhor os processos que impulsionam a aceleração destas partículas.

DR. Astrofísico de altas energias da Universidade de Hong Kong

Os pesquisadores dizem que os resultados demonstram uma conexão entre os campos magnéticos e o fluxo de partículas de alta energia do remanescente. Os campos magnéticos no invólucro do SN 1006 são um tanto desorganizados, de acordo com as descobertas do IXPE, mas ainda têm uma orientação preferencial. À medida que a onda de choque da explosão original passa pelo gás circundante, os campos magnéticos ficam alinhados com o movimento da onda de choque.

Partículas carregadas ficam presas pelos campos magnéticos ao redor do ponto original da explosão, onde recebem rapidamente rajadas de aceleração. Essas partículas de alta energia em alta velocidade, por sua vez, transferem energia para manter os campos magnéticos fortes e turbulentos.

O IXPE observou três remanescentes de supernovas – Cassiopeia A , Tycho e agora SN 1006 – desde o seu lançamento em dezembro de 2021, ajudando os cientistas a desenvolver uma compreensão mais abrangente da origem e dos processos dos campos magnéticos que rodeiam estes fenómenos.

Os cientistas ficaram surpresos ao descobrir que SN 1006 é mais polarizada do que os outros dois remanescentes de supernova, mas que todos os três mostram campos magnéticos orientados de tal forma que apontam para fora do centro da explosão. À medida que os investigadores continuam a explorar os dados do IXPE, estão a reorientar a sua compreensão de como as partículas são aceleradas em objetos extremos como estes.

O IXPE é uma colaboração entre a NASA e a Agência Espacial Italiana com parceiros e colaboradores científicos em 12 países. O IXPE é liderado pelo Marshall Space Flight Center da NASA em Huntsville, Alabama. A Ball Aerospace, com sede em Broomfield, Colorado, gerencia as operações de espaçonaves junto com o Laboratório de Física Atmosférica e Espacial da Universidade do Colorado em Boulder.

Fonte: Nasa