Контур формы гитары на рентгеновском и оптическом изображении. Фото предоставлено: Рентген: НАСА/CXC/Стэнфордский университет/М. де Врис и др.; Оптический: (Хаббл) НАСА/ЕКА/STScI и (Паломар) телескоп Хейла/Паломар/Калифорнийский технологический институт; Иллюстрированный план: NASA/CXC/K. ДиВона; Обработка изображений: NASA/CXC/SAO/L. Фраттаре
«Огнеметающую гитару», обычно встречающуюся только в хэви-метал группах или некоторых постапокалиптических фильмах, теперь заметили движущейся в космосе. Астрономы сняли на пленку этот экстремальный космический объект с помощью рентгеновской обсерватории НАСА «Чандра» и космического телескопа «Хаббл».
Новый фильм с данными Чандры (красный) и Паломара (синий) помогает разобраться в том, что происходит в туманности Гитара. Рентгеновские снимки Чандры показывают нить энергетической материи и частиц антиматерии на расстоянии около двух световых лет или 12 триллионов миль, летящую от пульсара (видимая как яркая белая точка, соединенная с нитью).
Астрономы прозвали структуру, связанную с пульсаром PSR B2224+65, «Туманностью Гитара», потому что она явно напоминает инструмент в светящемся водородном свете. Форма гитары создана пузырьками, созданными частицами, выброшенными пульсаром через постоянный ветер. Поскольку пульсар движется снизу справа вверху слева, большинство пузырей в прошлом образовались, когда пульсар перемещался через среду разной плотности.
Наверху гитары находится пульсар — быстро вращающаяся нейтронная звезда, оставшаяся после коллапса массивной звезды. Когда он мчится в космос, он выбрасывает пламенную нить частиц и рентгеновских лучей, которые астрономы зафиксировали с помощью Чандры.
Как космос может произвести что-то настолько странное? Сочетание двух крайностей — быстрого вращения и сильных магнитных полей пульсаров — приводит к ускорению частиц и высокоэнергетическому излучению, порождающему частицы материи и антиматерии в виде пар электронов и позитронов. В этой ситуации обычный процесс преобразования массы в энергию, который, как известно, определяется уравнением Альберта Эйнштейна E = mc2, меняется на противоположный. Здесь энергия преобразуется в массу для создания частиц.
Частицы, вращающиеся по спирали вдоль силовых линий магнитного поля вокруг пульсара, производят рентгеновские лучи, которые обнаруживает «Чандра». Когда пульсар и окружающая его туманность из энергичных частиц летели в космосе, они столкнулись с более плотными областями газа.
Это позволяет наиболее энергичным частицам покинуть пределы туманности Гитара и полететь вправо от пульсара, создавая рентгеновский луч. По мере того, как эти частицы улетают, они вращаются по спирали вокруг межзвездной среды, пространства между звездами, и движутся вдоль силовых линий магнитного поля.
В новом фильме показаны пульсар и нить, летящие в левом верхнем углу изображения, с использованием данных «Чандры» за 2000, 2006, 2012 и 2021 годы. В фильме одинаковое оптическое изображение в каждом кадре, поэтому никаких изменений в частях «гитары» не видно. Отдельный фильм, снятый с использованием данных космического телескопа «Хаббл» НАСА (полученных в 1994, 2001, 2006 и 2021 годах), показывает движение пульсара и более мелких структур вокруг него.
Изучение этих данных пришло к выводу, что изменения, которые приводят к образованию пузырьков в водородной туманности, образующей контур гитары, также контролируют изменения в количестве частиц, вылетающих справа от пульсара, вызывая незначительное просветление и затухание выводов рентгеновской нити. словно космическая паяльная лампа, вылетающая из кончика гитары.
Структура нити учит астрономов тому, как электроны и позитроны движутся в межзвездной среде. Это также пример того, как этот процесс выбрасывает электроны и позитроны в межзвездную среду.
Статья 2022 года, описывающая эти результаты, была опубликована в Astrophysical Journal.
Информация от: рентгеновским центром Чандра.
