В 2009 году рентгеновская обсерватория Чандра (NASA) представила захватывающее изображение: пульсар и окружающая его туманность, по форме напоминающие руку. С тех пор астрономы используют Чандру и другие телескопы для наблюдения за этим объектом. Теперь новые радиоданные, полученные с помощью компактной решётки австралийского телескопа (ATCA), были объединены с рентгеновскими данными Чандры, чтобы предоставить свежий взгляд на эту взорвавшуюся звезду и её окружение и помочь понять её необычные свойства и форму.
В центре нового изображения находится пульсар B1509-58 — быстро вращающаяся нейтронная звезда диаметром всего около 19 километров. Этот крошечный объект отвечает за создание сложной туманности (MSH 15-52), которая простирается более чем на 150 световых лет, или около 900 триллионов миль. Туманность, созданная энергетическими частицами, напоминает человеческую руку с ладонью и вытянутыми пальцами, указывающими вправо вверху на рентгеновских снимках.
Коллапс массивной звезды привёл к образованию пульсара, когда большая её часть обрушилась внутрь после того, как сгорело устойчивое ядерное топливо. Последующий взрыв отправил внешние слои звезды в космос как сверхновую.
Пульсар вращается почти семь раз в секунду и обладает сильным магнитным полем, примерно в 15 триллионов раз сильнее, чем у Земли. Быстрое вращение и сильное магнитное поле делают B1509-58 одним из самых мощных электромагнитных генераторов в галактике Млечный Путь, позволяя ему создавать энергетический ветер электронов и других частиц, удаляющийся от пульсара и формирующий туманность.
На новом составном изображении радиоданные ATCA (представлены красным) были объединены с рентгеновскими данными Чандры (синий, оранжевый и жёлтый), а также с оптическим изображением газообразного водорода (золотистый). Области перекрытия между рентгеновскими и радиоданными в MSH 15-52 показаны фиолетовым цветом. Оптическое изображение показывает звёзды в поле зрения вместе с частями остатков сверхновой — остаток сверхновой RCW 89. На размеченной версии рисунка показаны основные особенности изображения.
Статья, описывающая эту работу, под руководством Шуменг Чжана из Гонконгского университета с соавторами Стивеном С. Нг из Гонконгского университета и Никколо Буччатинни из Итальянского национального института астрофизики, опубликована в The Astrophysical Journal.
Радиоданные ATCA теперь показывают сложные нити, выровненные по направлениям магнитного поля туманности, обозначенные короткими прямыми линиями на изображении. Эти нити могут быть результатом столкновения ветрового потока частиц пульсара с осколками сверхновой.
Сравнивая радио- и рентгеновские данные, исследователи выявили ключевые различия между источниками двух типов излучения. В частности, некоторые заметные рентгеновские особенности, включая струю в нижней части изображения и внутренние части трёх «пальцев» вверху, не обнаруживаются в радиоволнах. Это говорит о том, что высокоэнергетические частицы просачиваются из ударной волны — подобно сверхзвуковому самолёту, создающему звуковой удар — вблизи пульсара и движутся вдоль линий магнитного поля, создавая «пальцы».
Радиоданные также показывают, что структура RCW 89 отличается от типичных молодых остатков сверхновых. Большая часть радиоизлучения неоднородна и тесно совпадает со сгустками рентгеновского и оптического излучения. Она также простирается далеко за пределы рентгеновского излучения. Все эти характеристики подтверждают идею о том, что RCW 89 сталкивается с плотным облаком близлежащего газообразного водорода.
Однако исследователи не до конца понимают всё, что им показывают данные. Одна из озадачивающих областей — это резкая граница рентгеновского излучения в правом верхнем углу изображения, которая, по-видимому, является ударной волной от сверхновой. Волны сверхновых обычно ярки в радиоволнах для молодых остатков сверхновых, таких как RCW 89, поэтому для исследователей удивительно, что на границе рентгеновского излучения нет радиосигнала.
MSH 15–52 и RCW 89 демонстрируют множество уникальных особенностей, которых нет у других молодых источников. Однако остаётся ещё много открытых вопросов относительно формирования и эволюции этих структур. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы лучше понять сложное взаимодействие между ветром пульсара и осколками сверхновой.
Предоставлено: NASA.