Astronomowie po raz pierwszy bezpośrednio sporządzili mapę pola magnetycznego otaczającego niezwykły pulsar „latarni morskiej”, odsłaniając niewidzialną kosmiczną autostradę, która kieruje cząstkami wyrzuconymi z szybko wirującej pozostałości gwiazdy.
Korzystanie z NASA Eksplorator obrazowania polarymetrii rentgenowskiej (IXPE) badacze zmierzyli pole magnetyczne wokół pulsara PSR J1101-6101 — zwanego „latarnią morską” — i potwierdzili wieloletnie przewidywania, że jego wysokoenergetyczne cząstki przepływają wzdłuż linii pola magnetycznego rozciągających się przez Drogę Mleczną. Odkrycie to daje rzadkie spojrzenie na to, jak niektóre z najbardziej ekstremalnych obiektów we wszechświecie przyspieszają cząstki do wartości bliskich prędkość światławedług oświadczenie z agencji kosmicznej.
Pulsary szybko się obracają gwiazdy neutronowe — ultragęste pozostałości powstałe po eksplozji masywnych gwiazd w postaci supernowych. Ich potężne pola magnetyczne kierują wiązki promieniowania z biegunów magnetycznych, które omiatają przestrzeń, gdy gwiazdy się obracają, podobnie jak promień latarni morskiej.
PSR J1101-6101, który znajduje się w centrum Mgławicy Latarnia Morska, obraca się około 16 razy na sekundę i porusza się z prędkością ponaddźwiękową po otrzymaniu potężnego kopnięcia od supernowa który to stworzył. Przedzierając się przez gaz międzygwiazdowy, pozostawia jasny warkocz rentgenowski, wytwarzając jednocześnie wąskie włókno, które wystaje niemal prostopadle do kierunku jego ruchu. Astronomowie od dawna podejrzewali, że ta niezwykła struktura śledzi energetyczne elektrony uciekające wzdłuż Droga Mleczna pole magnetyczne.
„Chcieliśmy sprawdzić tę teorię” – stwierdził w oświadczeniu Jack Dinsmore, główny autor badania i student studiów licencjackich na Uniwersytecie Stanforda. „‚Dymiący pistolet’ powstałby poprzez pomiar polaryzacji światła, która wskazuje pole magnetyczne kierunek. Jeśli pole magnetyczne jest skierowane wzdłuż włókna, potwierdza to, że cząstki włókna przepływają wzdłuż pola.
W przeciwieństwie do konwencjonalnych teleskopów rentgenowskich, IXPE mierzy polaryzację promieni rentgenowskich – preferowaną orientację ich pól elektrycznych – umożliwiając naukowcom rekonstrukcję geometrii niewidocznych w przeciwnym razie pól magnetycznych. Ponieważ Mgławica Latarnia Morska jest stosunkowo słaba w promieniowaniu rentgenowskim, badacze opracowali nowe techniki analizy, aby wydobyć z obserwacji jak najwięcej informacji.
Zespół odkrył, że pole magnetyczne biegnie równolegle do niezwykle długiego włókna wystającego z pulsara, co potwierdza, że cząstki o wysokiej energii przepływają wzdłuż linii pola magnetycznego. Ale obserwacje ujawniły także nieoczekiwany zwrot: pole jest znacznie bardziej uporządkowane, niż przewidywali naukowcy. Niezwykle silny sygnał polaryzacji sugeruje, że włókno zawiera znacznie mniej turbulencje magnetyczne niż przewidują obecne modele, oferując nowy wgląd w to, jak szybko poruszające się pulsary wprowadzają energetyczne cząstki do otaczającej galaktyki.
„Uderzająca rozbieżność w orientacji pola magnetycznego zaobserwowana pomiędzy radiem i Długości fal rentgenowskich dostarcza przekonujących dowodów na wysoce uporządkowaną naturę tych obiektów” – stwierdził w oświadczeniu Niccolò Bucciantini, współautor badania z Włoskiego Narodowego Instytutu Astrofizyki. „To pierwsza wyraźna wskazówka, że cząstki o różnych energiach zajmują odrębne obszary w układzie, co wskazuje na obecność wielu i potencjalnie bardzo różnych mechanizmów przyspieszania w działaniu”.
Ich ustalenia były opublikowany 9 lipca w czasopiśmie Astrophysical Journal.
