Astronomowie zmapowali pole magnetyczne w pobliżu pozostałości po supernowej Tychona w gwiazdozbiorze Kasjopei, odkrywając „delikatny taniec między porządkiem a chaosem”.

Opublikowane 28 lutego, najnowsze zdjęcie nowej Tychona pokazuje ją w dotychczas niespotykanej formie. Ta pozostałość po spektakularnej śmierci białego karła przyjęła teraz postać różowego pompona.

W nowych badaniach astronomowie zmapowali geometrię pól magnetycznych w pobliżu Tychona niespotykaną szczegółowością, w której, jak przyznają, naładowane cząstki są przyspieszane do prędkości zbliżonych do światła, zanim zostaną wyrzucone jako promieniowanie kosmiczne.

Pierwsze dane z badania tej i podobnych jej supernowych pochodzą z teleskopu kosmicznego Chandra z 2011 roku. To wtedy zaobserwowano zjawisko przyspieszania elektronów wokół supernowych na skutek ich oddziaływania z liniami ich pól magnetycznych. Do teraz jednak naukowcy nie byli pewni dokładnego mechanizmu tak gwałtownego przyspieszania. Badając elektrony przyspieszane wokół pozostałości supernowej Tychona, odkryli nie tylko, że ich prędkość bliska jest prędkości światła, ale także, że energia ich zderzeń jest większa niż energia emitowana przez Słońce w 10 miliardów lat!

Tym razem naukowcy skorzystali z danych uzyskanych dzięki satelicie IXPE. Na ich podstawie, zespół zbadał promieniowanie rentgenowskie wytwarzane przez relatywistyczne elektrony blisko krawędzi Tycho, gdy przecinały one linie pola magnetycznego. Naukowcy wyjaśniają, że czerwona obwódka wokół nowej — miejsce, w którym Tycho przyspiesza cząstki do prędkości zbliżonych do prędkości światła — jest bardzo cienka, ponieważ elektrony emitujące promieniowanie rentgenowskie bardzo szybko tracą energię. Więc zanim przesuną się na jakąkolwiek zauważalną odległość od tej krawędzi.

Jak mówi Patrick Slane z Centrum Astrofizyki Harvard- Smithsonian, zanim pojawiły się dane IXPE, on i jego zespół nie byli pewni, jakich rezultatów się spodziewać. Aby ostatecznie zmapować geometrię pola magnetycznego, zespół szukał sygnałów, które wskazywałyby, jak spolaryzowane jest promieniowanie rentgenowskie.

Jednakże, sygnały, które mają być źródłem danych o polaryzacji, są szalenie wrażliwe na splątanie pola magnetycznego: gdy turbulencje w polach są wysokie, promieniowanie jest mniej kierunkowe i mniej intensywne, co oznacza, że IXPE nie może wykryć sygnałów polaryzacyjnych tak silnie. Symulacje zespołu wykazały wcześniej, że sygnały, które mieli nadzieję wykryć, mogą być zbyt małe, co oznaczałoby, że pole magnetyczne jest bardzo nieuporządkowane. Zmierzyli więc polaryzację promieni rentgenowskich i stwierdzili, że wynosi ona 9% w środku pozostałości i 12% więcej na obrzeżach pozostałości supernowej. Jest to znacznie wyższy pomiar polaryzacji niż poprzedni zespołu badającego podobny obiekt co Tychon, Cassiopeia A, co pokazuje, że pola magnetyczne Tychona są bardziej uporządkowane. Na podstawie polaryzacji promieni rentgenowskich, zespół był już w stanie łatwo określić geometrię pól magnetycznych wokół Tychona.

Dzięki temu zespół wykazał, że mimo pozornego chaosu, to pole magnetyczne układa się w bardzo uporządkowany sposób. Dane te mogą więc rzucić nowe światło nie tylko na naszą wiedzę o supernowych i skutkach ich eksplozji, ale także na potencjalne ulepszanie ziemskich akceleratorów cząstek.

Autor

Avatar photo
Franciszek Badziak

Entuzjasta fizyki, matematyki i astronomii, licealista. Jeśli go spytacie, co ceni w życiu najbardziej, odpowie, że nie ma czasu, bo gdzieś się spieszy. Poza naukami ścisłymi interesuje się muzyką jazzową, gra na perkusji i łazi po Tatrach.