Kredit:Röntgen:NASA/CXC/SAO; Optisk:NASA/STScI; Infraröd:NASA-JPL-Caltech
Nästa år är det 20 år sedan NASA:s Chandra X-ray Observatory lanserades i rymden. Krabbnebulosan var ett av de första föremålen som Chandra undersökte med sin skarpa röntgenseende, och det har varit ett vanligt mål för teleskopet sedan dess.
Det finns många anledningar till att krabbanebulosan är ett så välstuderat föremål. Till exempel, det är ett av en handfull fall där det finns starka historiska bevis för när stjärnan exploderade. Att ha denna definitiva tidslinje hjälper astronomer att förstå detaljerna i explosionen och dess efterdyningar.
I fallet med krabban, observatörer i flera länder rapporterade utseendet av en "ny stjärna" år 1054 e.Kr. i riktning mot konstellationen Oxen. Mycket har lärt sig om krabban under århundradena sedan dess. I dag, astronomer vet att krabbanebulosan drivs av en snabbt snurrande, starkt magnetiserad neutronstjärna som kallas en pulsar, som bildades när en massiv stjärna fick slut på sitt kärnbränsle och kollapsade. Kombinationen av snabb rotation och ett starkt magnetfält i krabban genererar ett intensivt elektromagnetiskt fält som skapar strålar av materia och antimateria som rör sig bort från både nord- och sydpolen av pulsaren, och en intensiv vind som flyter ut i ekvatorriktningen.
Den senaste bilden av krabban är en komposit med röntgenstrålar från Chandra (blått och vitt), NASA:s rymdteleskop Hubble (lila) och NASA:s rymdteleskop Spitzer (rosa). Omfattningen av röntgenbilden är mindre än de andra eftersom extremt energiska elektroner som sänder ut röntgenstrålar utstrålar sin energi snabbare än de lägre energielektronerna som sänder ut optiskt och infrarött ljus.
Denna nya komposit lägger till ett vetenskapligt arv, som sträcker sig över nästan två decennier, mellan Chandra och krabbanebulosan. Här är ett urval av de många insikter astronomer har fått om detta berömda föremål med hjälp av Chandra och andra teleskop.
1999:Inom några veckor efter att ha placerats ut i omloppsbana från rymdfärjan Columbia under sommaren 1999, Chandra observerade krabbanebulosan. Chandra-data avslöjade drag i krabban som aldrig setts förut, inklusive en ljus ring av högenergipartiklar runt hjärtat av nebulosan.
2002:Krabbnebulosans dynamiska karaktär avslöjades livligt 2002 när forskare producerade videor baserade på samordnade Chandra- och Hubble-observationer som gjorts under flera månader. Den ljusa ringen som setts tidigare består av cirka två dussin knop som bildas, ljusna och blekna, skaka runt, och ibland genomgår utbrott som ger upphov till expanderande moln av partiklar, men förblir på ungefär samma plats.
Dessa knutar orsakas av en stötvåg, liknar en ljudboom, där snabbrörliga partiklar från pulsaren smäller in i omgivande gas. Ljusa slingor med ursprung i denna ring rör sig utåt med halva ljusets hastighet för att bilda en andra expanderande ring längre bort från pulsaren.
2006:År 2003, rymdteleskopet Spitzer lanserades och det rymdbaserade infraröda teleskopet anslöt sig till Hubble, Chandra, och Compton Gamma-ray Observatory och avslutade utvecklingen av NASA:s "Great Observatory"-program. Några år senare, den första sammansättningen av krabban med data från Chandra (ljusblå), Hubble (grön och mörkblå), och Spitzer (röd) släpptes.
2008:När Chandra fortsatte att ta observationer av krabban, data gav en tydligare bild av vad som hände i detta dynamiska objekt. 2008, forskare rapporterade först en bild av den svaga gränsen för krabbnebulosans pulsarvindnebulosa (dvs. en kokong av högenergipartiklar som omger pulsaren).
Data visade strukturer som astronomer kallade "fingrar", "slingor", och "vikar". Dessa särdrag indikerade att nebulosans magnetfält och svalare materias filament styr rörelsen hos elektronerna och positronerna. Partiklarna kan röra sig snabbt längs magnetfältet och färdas flera ljusår innan de strålar bort sin energi. I kontrast, de rör sig mycket långsammare vinkelrätt mot magnetfältet, och reser bara en kort sträcka innan de tappar energi.
2011:Time-lapse-filmer med Chandra-data från krabban har varit kraftfulla verktyg för att visa de dramatiska variationerna i röntgenstrålningen nära pulsaren. Under 2011, Chandra observationer, erhållits mellan september 2010 och april 2011, erhölls för att fastställa platsen för anmärkningsvärda gammastrålningsblossar observerade av NASA:s Fermi Gamma Ray Observatory och Italiens AGILE Satellite. Gammastrålningsobservatorierna kunde inte lokalisera källan till blossarna i nebulosan, men astronomer hoppades att Chandra, med sina högupplösta bilder, skulle.
Två Chandra-observationer gjordes när starka gammastrålningar inträffade, men inga tydliga bevis sågs för korrelerade bloss i Chandra-bilderna.
Trots denna brist på korrelation, Chandra-observationerna hjälpte forskarna att komma in på en förklaring av gammastrålningen. Även om det finns andra möjligheter, Chandra gav bevis för att accelererade partiklar producerade gammastrålning.
2014:För att fira 15-årsdagen av Chandras lansering, flera nya bilder av supernovarester släpptes, inklusive krabbanebulosan. Detta var en "trefärgs" bild av krabbnebulosan, där röntgendata delades upp i tre olika energiband. På den här bilden, de röntgenstrålar med lägst energi som Chandra upptäcker är röda, mellanområdet är grönt, och röntgenstrålar med högst energi från krabban är färgade blå. Observera att omfattningen av de högre energiröntgenstrålarna i bilden är mindre än de andra. Detta beror på att de mest energirika elektronerna som är ansvariga för röntgenstrålningen med den högsta energin utstrålar sin energi snabbare än elektronerna med lägre energi.
2017:Byggande på multivåglängdsbilderna av krabban från det förflutna, en mycket detaljerad bild av krabbanebulosan skapades 2017 med hjälp av data från teleskop som spänner över nästan hela bredden av det elektromagnetiska spektrumet. Radiovågor från Karl G. Jansky Very Large Array (röd), Hubble optiska data (grön), infraröd data från Spitzer (gul), och röntgendata från XMM-Newton (blå) och Chandra (lila) gav en spektakulär ny bild av krabban.