Nuove osservazioni di raggi X polarizzati dalla Nebulosa del Granchio e Pulsar, pubblicato oggi in Rapporti scientifici , può aiutare a spiegare i bagliori improvvisi nell'intensità dei raggi X del Granchio, oltre a fornire nuovi dati per modellare e comprendere la nebulosa.

Da quando è stato osservato per la prima volta poco più di mille anni fa, la Nebulosa del Granchio è stata studiata da generazioni di astronomi. Tuttavia, nuove osservazioni di ricercatori in Svezia mostrano che questo "faro cosmico" deve ancora svelare tutti i suoi segreti.

Le osservazioni dei ricercatori dei raggi X polarizzati dalla Nebulosa del Granchio e dal Pulsar, pubblicato oggi in Rapporti scientifici , può aiutare a spiegare i bagliori improvvisi nell'intensità dei raggi X del Granchio, oltre a fornire nuovi dati per modellare e comprendere la nebulosa.

La polarizzazione dei raggi X del Granchio rivela come e dove vengono prodotti nell'ambiente estremo della nebulosa, dice Mark Pearce, Professore di fisica al KTH Royal Institute of Technology e autore principale dello studio.

"Le nostre misurazioni indicano che i raggi X provengono da una regione organizzata nelle vicinanze della pulsar al centro della nebulosa, " Dice Pearce. "Gli elettroni che ruotano attorno alle linee del campo magnetico in questa regione producono i raggi X. Le misurazioni sono effettuate in un intervallo di energia inesplorato, quindi forniscono nuove informazioni che aiuteranno a risolvere l'enigma di come viene generata la radiazione ad alta energia".

Nel 1054 d.C., Gli astronomi cinesi hanno registrato l'apparizione di una nuova stella luminosa nel cielo - un evento che ora chiamiamo supernova, o stella che esplode. All'indomani di questo cataclisma fu una stella di neutroni in rapida rotazione:la pulsar del Granchio, appena 15 km di diametro ma con una massa pari al Sole del nostro sistema solare, circondato da una nebulosa in espansione di particelle e radiazioni.

Le stelle di neutroni sono una specie di sole zombie ultra-denso che si forma quando una stella esaurisce il suo carburante e collassa su se stessa a causa della forza della sua stessa gravità. Se fossero più densi, sarebbero buchi neri.

Pearce afferma che mentre rilevare i raggi X del Granchio è attività di routine per i satelliti di ricerca, esaminando la polarizzazione di queste emissioni, cioè il piano in cui oscillano le onde di radiazione è un nuovo territorio.

"Le stelle di neutroni sono oggetti affascinanti, " Dice Pearce. "La pulsar del Granchio ruota attorno a un asse 30 volte al secondo producendo lampi di raggi X - una sorta di faro cosmico. I raggi X derivano dall'accelerazione di elettroni in intensi campi magnetici (10 trilioni di volte più forti del campo magnetico terrestre), fino a energie tipicamente cento volte superiori a quelle ottenibili con l'acceleratore LHC."

Nel documento pubblicato in Rapporti scientifici il 10 agosto 2017, nuova luce viene gettata sulla pulsar attraverso nuove misurazioni condotte da un telescopio a palloncino, PoGO+ ("PoGO plus"), volato al top dell'atmosfera nell'estate 2016.

Proprio come la luce visibile o le onde radio, I raggi X sono elettromagnetici e possono essere polarizzati, o in altre parole, il campo elettrico può oscillare in un piano specifico. Generalmente, la polarizzazione non può essere misurata dai telescopi a raggi X, così i ricercatori perdono alcune delle informazioni trasportate da questi messaggeri a raggi X, dice Pearce. La missione PoGO+ è stata sviluppata appositamente per misurare la polarizzazione dei raggi X del Granchio e di altri corpi celesti, con l'obiettivo di aprire una nuova finestra osservativa su questi oggetti.

Poiché i raggi X sono facilmente assorbiti dall'atmosfera terrestre, le osservazioni devono avvenire in alto nella stratosfera. Nelle prime ore del 12 luglio 2016, un enorme, Un pallone ad elio da 1,1 milioni di metri cubi che trasporta un telescopio appositamente costruito è stato rilasciato dal Centro spaziale SSC Esrange, vicino a Kiruna, nel nord della Svezia, fare proprio questo.

Le misurazioni PoGO sono le prime effettuate nella cosiddetta banda "hard X-ray", coprendo la gamma di energia 20-160 keV, e fornire nuovi dati per la modellazione del granchio. I risultati delle missioni PoGO sono i primi di una missione di polarimetria a raggi X dedicata in oltre 40 anni. PoGO+ rivela che una frazione relativamente alta, 21 per cento, dei raggi X del granchio sono polarizzati anche se le osservazioni hanno riguardato sia la pulsar che la nebulosa topologicamente complessa.

Pearce dice che questo indica che i raggi X provengono da una regione compatta con un campo magnetico ben ordinato. "L'angolo del piano di polarizzazione è allineato all'asse di rotazione della pulsar, come previsto per gli elettroni che generano raggi X attraverso processi di sincrotrone mentre sono intrappolati in traiettorie toroidali attorno alla pulsar, " dice. " Determinando con precisione l'ora di arrivo dei raggi X, PoGO+ è stato in grado di distinguere tra i raggi X che hanno origine dalla nebulosa e dalla pulsar".

L'emissione complessiva è risultata essere dominata dalla nebulosa. Il confronto dell'angolo di polarizzazione della nebulosa misurato con quello misurato alle lunghezze d'onda ottiche indica anche che il sito di emissione è associato al toroide, una struttura luminosa a forma di ciambella nella parte interna della nebulosa. Pearce afferma che l'angolo di polarizzazione più basso visto per la pulsar è in linea con i risultati alle lunghezze d'onda ottiche - un'importante conferma che queste misurazioni più semplici sono una ragionevole approssimazione per i modelli a raggi X. I risultati della polarizzazione PoGO+ sono compatibili con quelli ottenuti in 2013 dal Pathfinder PoGOLite.

La coerenza tra questi risultati può aiutare a chiarire la causa degli aumenti improvvisi dell'intensità dei raggi X del Granchio che sono stati recentemente osservati. Tali bagliori erano inaspettati per un oggetto che è stato a lungo considerato una candela celeste standard per i raggi X.