Nya observationer av polariserade röntgenstrålar från krabbnebulosan och Pulsar, publicerad idag i Vetenskapliga rapporter , kan hjälpa till att förklara plötsliga uppblossningar i Krabbens röntgenintensitet, samt tillhandahålla ny data för modellering - och förståelse - av nebulosan.

Eftersom det först observerades för lite mer än tusen år sedan, krabba -nebulosan har studerats av generationer av astronomer. Men nya observationer från forskare i Sverige visar att denna "kosmiska fyr" ännu inte har gett upp alla sina hemligheter.

Forskarnas observationer av polariserade röntgenstrålar från krabbnebulosan och Pulsar, publicerad idag i Vetenskapliga rapporter , kan hjälpa till att förklara plötsliga uppblossningar i Krabbens röntgenintensitet, samt tillhandahålla ny data för modellering - och förståelse - av nebulosan.

Polarisationen av krabba-röntgen visar hur och var de produceras i nebulosans extrema miljö, säger Mark Pearce, Professor i fysik vid KTH Royal Institute of Technology och huvudförfattare till studien.

"Våra mätningar indikerar att röntgenstrålarna kommer från en organiserad region i närheten av pulsaren i mitten av nebulosan, "Säger Pearce." Elektroner som rör sig runt magnetfältlinjer i denna region producerar röntgenstrålarna. Mätningarna görs i ett outforskat energiområde, så de ger ny information som hjälper till att lösa pusslet om hur hög energi strålning genereras. "

År 1054 e.Kr. Kinesiska astronomer spelade in en ny ljus stjärna på himlen - en händelse som vi nu kallar en supernova, eller exploderande stjärna. Efterdyningarna av denna katastrofala händelse var en snabbt roterande neutronstjärna:Crab pulsar, knappt 15 km i diameter men med en massa lika med vårt solsystems sol, omgiven av en expanderande nebulosa av partiklar och strålning.

Neutronstjärnor är en slags ultratät zombiesol som bildas när en stjärna tar ut sitt bränsle och kollapsar på sig själv på grund av kraften i sin egen gravitation. Om de var tätare, det skulle vara svarta hål.

Pearce säger att medan detektering av Krabbens röntgenstrålar är rutinmässig verksamhet för forskningssatelliter, undersöka polariseringen av dessa utsläpp - det vill säga planet i vilket strålningsvågorna pendlar - är ett nytt territorium.

"Neutronstjärnor är fascinerande föremål, ”Pearce säger.” Krabba-pulsaren roterar runt en axel 30 gånger per sekund och producerar röntgenstrålar-ett slags kosmisk fyr. Röntgenstrålarna härrör från accelerationen av elektroner i intensiva magnetfält (10 biljoner gånger starkare än jordens magnetfält), upp till energier vanligtvis hundra gånger högre än man kan få vid LHC -acceleratorn. "

I tidningen publicerad i Vetenskapliga rapporter den 10 augusti 2017, nytt ljus kastas på pulsaren genom nya mätningar utförda av ett ballongburen teleskop, PoGO+ ("PoGO plus"), flög på toppen av atmosfären sommaren 2016.

Precis som synligt ljus eller radiovågor, Röntgenstrålar är elektromagnetiska och de kan polariseras, eller med andra ord, det elektriska fältet kan svänga i ett specifikt plan. Vanligtvis, polarisationen kan inte mätas med röntgenteleskop, så forskare missar en del av informationen från dessa röntgenbud, Säger Pearce. PoGO+ -uppdraget utvecklades specifikt för att mäta polariseringen av röntgenstrålar från krabban och andra himlakroppar, i syfte att öppna ett nytt observationsfönster på dessa objekt.

Eftersom röntgenstrålar lätt absorberas av jordens atmosfär, observationer måste ske högt i stratosfären. I början av den 12 juli 2016, en enorm, 1,1 miljoner kubikmeter heliumballong med ett specialbyggt teleskop släpptes från SSC Esrange Space Center, nära Kiruna i norra Sverige, att göra just det.

PoGO-mätningarna är de först gjorda i det så kallade "hårda röntgen" -bandet, täcker energiområdet 20-160 keV, och tillhandahålla ny data för krabba -modellering. Resultaten från PoGO-uppdragen är de första från ett särskilt röntgenpolarimetriuppdrag på mer än 40 år. PoGO+ avslöjar att en relativt hög andel, 21 procent, av krabba röntgenstrålar är polariserade trots att observationer omfattade både pulsar och topologiskt komplex nebulosa.

Pearce säger att detta indikerar att röntgenstrålarna kommer från ett kompakt område med ett välordnat magnetfält. "Polarisationsplanets vinkel är inriktad mot pulsarens rotationsaxel, som förväntat för elektroner som genererar röntgenstrålar genom synkrotronprocesser medan de är instängda i toroidala banor runt pulsaren, "säger han." Genom att exakt bestämma ankomsttiden för röntgenstrålar, PoGO+ kunde skilja mellan röntgenstrålar som härrör från nebulosan och pulsaren. "

Det totala utsläppet befanns domineras av nebulosan. Att jämföra den uppmätta nebulospolarisationsvinkeln med den som mäts vid optiska våglängder indikerar också att emissionsstället är associerat med torus - en munkformad lysande struktur i nebulosans inre del. Pearce säger att den lägre polarisationsvinkeln som ses för pulsaren överensstämmer med resultaten vid optiska våglängder-en viktig bekräftelse på att dessa mera raka framåtmätningar är en rimlig proxy för röntgenmodeller. PoGO+ -polarisationsresultaten är kompatibla med de som erhålls i 2013 från PoGOLite Pathfinder.

Överensstämmelsen mellan dessa resultat kan hjälpa till att belysa orsaken till plötsliga ökningar av krabba-röntgenintensiteten som nyligen observerades. Sådana fläckar var oväntade för ett objekt som länge ansågs vara ett himmelsk standardljus för röntgenstrålar.