Nieuwe waarnemingen van gepolariseerde röntgenstralen van de Krabnevel en Pulsar, vandaag gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten , kan helpen bij het verklaren van plotselinge uitbarstingen in de röntgenintensiteit van de krab, evenals nieuwe gegevens voor het modelleren - en begrijpen - van de nevel.

Aangezien het iets meer dan duizend jaar geleden voor het eerst werd waargenomen, de Krabnevel is door generaties astronomen bestudeerd. Maar nieuwe waarnemingen door onderzoekers in Zweden tonen aan dat deze "kosmische vuurtoren" al zijn geheimen nog moet prijsgeven.

De waarnemingen van de onderzoekers van gepolariseerde röntgenstralen van de Krabnevel en Pulsar, vandaag gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten , kan helpen bij het verklaren van plotselinge uitbarstingen in de röntgenintensiteit van de krab, evenals nieuwe gegevens voor het modelleren - en begrijpen - van de nevel.

De polarisatie van Crab X-stralen onthult hoe en waar ze worden geproduceerd in de extreme omgeving van de nevel, zegt Mark Pearce, Hoogleraar natuurkunde aan het KTH Royal Institute of Technology en hoofdauteur van de studie.

"Onze metingen geven aan dat de röntgenstralen afkomstig zijn uit een georganiseerd gebied in de buurt van de pulsar in het midden van de nevel, "zegt Pearce. "Elektronen die rond magnetische veldlijnen in dit gebied draaien, produceren de röntgenstralen. De metingen zijn gedaan in een onontgonnen energiebereik, dus bieden ze nieuwe informatie die zal helpen om de puzzel op te lossen over hoe hoogenergetische straling wordt gegenereerd."

In 1054 na Christus, Chinese astronomen registreerden het verschijnen van een nieuwe heldere ster aan de hemel - een gebeurtenis die we nu een supernova noemen, of exploderende ster. De nasleep van deze catastrofale gebeurtenis was een snel roterende neutronenster:de Crab-pulsar, amper 15 km in diameter maar met een massa gelijk aan de zon van ons zonnestelsel, omgeven door een uitdijende nevel van deeltjes en straling.

Neutronensterren zijn een soort ultradichte zombiezon die ontstaat wanneer een ster zijn brandstof opgebruikt en op zichzelf instort vanwege de kracht van zijn eigen zwaartekracht. Als ze dichter waren, het zouden zwarte gaten zijn.

Pearce zegt dat het detecteren van de röntgenstralen van de Krab routine is voor onderzoekssatellieten, het onderzoeken van de polarisatie van deze emissies - dat wil zeggen, het vlak waarin de stralingsgolven oscilleren - is nieuw terrein.

"Neutronensterren zijn fascinerende objecten, "zegt Pearce. "De Crab-pulsar draait 30 keer per seconde rond een as en produceert flitsen van röntgenstralen - een soort kosmische vuurtoren. De röntgenstralen komen voort uit de versnelling van elektronen in intense magnetische velden (10 biljoen keer sterker dan het aardmagnetisch veld), tot energieën die typisch honderd keer hoger zijn dan verkrijgbaar bij de LHC-versneller."

In de krant gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten op 10 augustus 2017, nieuw licht wordt op de pulsar geworpen door nieuwe metingen uitgevoerd door een telescoop met ballon, PoGO+ ("PoGO plus"), in de zomer van 2016 naar de top van de atmosfeer gevlogen.

Net als zichtbaar licht of radiogolven, Röntgenstralen zijn elektromagnetisch en kunnen worden gepolariseerd, of met andere woorden, het elektrische veld kan oscilleren in een bepaald vlak. Gebruikelijk, de polarisatie kan niet worden gemeten met röntgentelescopen, dus onderzoekers missen een deel van de informatie die door deze röntgenboodschappers wordt gedragen, zegt Peerce. De PoGO+-missie is speciaal ontwikkeld om de polarisatie van röntgenstralen van de krab en andere hemellichamen te meten, met als doel een nieuw observatievenster op deze objecten te openen.

Omdat röntgenstralen gemakkelijk door de aardatmosfeer worden geabsorbeerd, waarnemingen moeten hoog in de stratosfeer plaatsvinden. In de vroege uurtjes van 12 juli 2016, een enorme, Heliumballon van 1,1 miljoen kubieke meter met daarin een speciaal gebouwde telescoop werd losgelaten uit het SSC Esrange Space Center, nabij Kiruna in het noorden van Zweden, om dat te doen.

De PoGO-metingen zijn de eerste die zijn gedaan in de zogenaamde "harde röntgenband", met een energiebereik van 20-160 keV, en nieuwe gegevens te verstrekken voor Crab-modellering. De resultaten van de PoGO-missies zijn de eerste van een speciale röntgenpolarimetriemissie in meer dan 40 jaar. PoGO+ laat zien dat een relatief hoge fractie, 21 procent, van Crab-röntgenstralen zijn gepolariseerd, hoewel de waarnemingen zowel de pulsar als de topologisch complexe nevel omvatten.

Pearce zegt dat dit aangeeft dat de röntgenstralen afkomstig zijn uit een compact gebied met een goed geordend magnetisch veld. "De hoek van het polarisatievlak is uitgelijnd met de rotatie-as van de pulsar, zoals verwacht voor elektronen die röntgenstralen genereren via synchrotronprocessen terwijl ze vastzitten in ringkernbanen rond de pulsar, "zegt hij. "Door de aankomsttijd van röntgenstralen nauwkeurig te bepalen, PoGO+ was in staat onderscheid te maken tussen röntgenstralen die afkomstig zijn van de nevel en de pulsar."

De totale emissie bleek te worden gedomineerd door de nevel. Het vergelijken van de gemeten polarisatiehoek van de nevel met die gemeten bij optische golflengten geeft ook aan dat de emissieplaats geassocieerd is met de torus - een donutvormige lichtstructuur in het binnenste deel van de nevel. Pearce zegt dat de lagere polarisatiehoek die gezien wordt voor de pulsar in lijn is met de resultaten bij optische golflengten - een belangrijke bevestiging dat deze meer rechttoe rechtaan metingen een redelijke proxy zijn voor röntgenmodellen. De PoGO+ polarisatieresultaten zijn compatibel met die verkregen in 2013 van de PoGOLite Pathfinder.

De consistentie tussen deze resultaten kan helpen bij het ophelderen van de oorzaak van de plotselinge toename van de intensiteit van de röntgenstraling van de krab die recentelijk is waargenomen. Dergelijke fakkels waren onverwacht voor een object dat lang werd beschouwd als een hemelse standaardkaars voor röntgenstralen.