美国宇航局X射线望远镜揭示了一只幽灵般的宇宙之手的“骨骼”

资料来源：X射线：NASA/CXC/斯坦福大学/R.Romani等人（Chandra）；NASA/MSFC（IXPE）；信息来源：美国航空航天局/喷气推进实验室-加州理工学院/DECaPS；图像处理：NASA/CXC/SAO/J。施密特）

通过合并来自钱德拉和伊克斯佩的数据,天文学家正在了解脉冲星如何向太空注入粒子并塑造其环境。X射线数据与智利暗能量相机的红外数据一起显示。年轻的脉冲星可以产生物质和反物质的喷流,与强烈的风一起远离脉冲星的两极,形成"脉冲星风星云"。这一个被称为MSH15-52,有一个类似人类手的形状,提供了对这些物体是如何形成的洞察力。学分:X射线:美国航天局/CXC/斯坦福大学。/R.罗姆等人。(钱德拉);美国航天局/海洋科学委员会;国际航空航天局:美国航天局/日本空间研究所/加州理工学院;图像处理:美国航天局/墨西哥空间研究所/沙特/J。施密特

　　1895年,威廉·拉坦特根发现了X射线,并用它来成像他妻子手里的骨头,这就启动了一个革命性的医学诊断工具。现在,美国宇航局的两部X射线太空望远镜结合了它们的成像能力,揭示了空间中一个非凡的手形结构的磁场"骨骼"。这些望远镜一起揭示了死掉的恒星通过充满能量物质和反物质的粒子羽流生存的行为。

　　大约1500年前巨星在我们的星系里核燃料用完了。当这种情况发生时,这颗恒星崩溃到自己身上,形成了一个非常密集的物体,叫做中子星。

　　旋转中子星强磁场脉冲星为极端物理学提供了实验室,其条件无法在地球上复制。年轻的脉冲星可以产生物质和反物质的喷流,随着强烈的风远离脉冲星的两极,形成一个"脉冲风星云."

　　2001年,美国宇航局的钱德拉X射线天文台首次观测到脉冲星PSRB1509-58,并揭示其脉冲星风星云(简称MSH15-52)像一只手。脉冲星位于星云"手掌"的底部。MSH15-52距离地球16000光年。

　　现在,美国宇航局最新的X射线望远镜--X射线极化探测器(IXPE)已经观测MSH15-52大约17天,这是它自2021年12月发射以来观察任何单一物体的时间最长的一次。

　　"IXPE数据为我们提供了第一张磁场加州斯坦福大学的罗杰·罗姆说:"在"手"中,他领导了这项研究。"充电粒子产生X射线沿着磁场,决定星云的基本形状,就像人手里的骨头一样。"

　　IXPE提供关于X射线的磁场方向的信息,这是由X射线源的磁场决定的。这叫做x射线极化。在大量的MSH15-52区域,极化的数量非常高,达到了理论工作预期的最高水平。为了达到这种强度,磁场必须是非常直和均匀的,这意味着脉冲星风星云的那些区域几乎没有湍流。

　　"我们都熟悉X射线作为人类诊断医疗工具,"也是斯坦福大学的合著者黄约瑟芬说。"在这里,我们使用x光的方式不同,但它们又一次揭示了原本对我们隐藏的信息。"

　　MSH15-52的一个特别有趣的特点是一个明亮的X射线喷气机,从脉冲星指向图像底部的"手腕"。新的IXPE数据显示,射流开始时的极化率很低,很可能是因为这是一个由高能量粒子产生的复杂的、纠缠在一起的磁场引起的湍流区域。在喷气机的尽头磁场线表面变直,变得更加均匀,使极化变得更大。

　　这些结果表明,粒子在手掌底部脉冲星附近的复杂湍流区域被给予能量提升,并流向沿手腕、手指和拇指磁场均匀的区域。

　　"我们发现了脉冲星周围的超高能物质和反物质粒子的生命史,"也是斯坦福大学的合著者说。"这教我们脉冲星如何充当粒子加速器。"

　　IXPE还检测到了维拉和螃蟹的类似磁场脉冲星风星云,这意味着它们可能在这些天体中惊人地常见。

　　这些结果发表在新报纸在…中天体物理学杂志.

　　更多信息:罗杰·W。罗姆等人,极化的宇宙之手:IXPE对PSRB1509-58/MSH15-52,天体物理学杂志(2023)