NuSTAR-bilder av 3C 58 i sex energiband. Energibanden för bilderna är 3–4,5 keV, 4,5–7 keV, 7–12 keV, 12–20 keV, 20–40 keV, och 40–60 keV från vänster till höger och uppifrån och ned. Bilderna jämnas ut och skalorna justeras för att ha ett värde på max 1 för bättre läsbarhet. Chandras vita konturer är överlagrade i den övre vänstra panelen som referens. Kredit:An et al., 2019.
Analys av nya data från röntgenobservationer med hjälp av NASAs NuSTAR-rymdfarkost och arkivdata från byråns Chandra X-ray rymdobservatorium, har gett fler insikter om naturen hos en pulsarvindnebulosa (PWN) med namnet 3C 58. Resultat av analysen, presenteras i en artikel publicerad den 12 april på arXiv.org, skulle också kunna kasta mer ljus över partikelfördelningen i populationen av kända PWNe.
PWNe är nebulosor som drivs av vinden från en pulsar. Pulsarvinden består av laddade partiklar och när den kolliderar med pulsarens omgivning, särskilt med den långsamt expanderande supernovautkastningen, det utvecklar en PWN.
Observationer av PWNe har visat att partiklarna i dessa objekt förlorar sin energi till strålning och blir mindre energiska med avståndet från den centrala pulsaren. Särskilt, Röntgenstudier av PWNe, speciellt genom att använda rumsligt integrerade spektra i röntgenbandet, har potential att avslöja viktig information om partikelflödet i dessa nebulosor.
Ligger cirka 6, 500 till 10, 000 ljusår bort från jorden, 3C 58 är en ung PWN med torus-jet struktur och drivs av 65-milisekunders pulsar PSR J0205+6449. Även om objektet har studerats intensivt i det mjuka röntgenbandet (under 8,0 keV) och därför är dess mjuka röntgenspektrum väl modellerat, astronomer är intresserade av att verifiera om spektrumet sträcker sig till hårt röntgenband över 10 keV.
För att kontrollera detta, en grupp forskare ledd av Hongjun An från Chungbuk National University i Cheongju, Sydkorea använde rymdfarkosten Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) för att utföra spektralanalys av 3C 58 upp till 20 keV. De analyserade också Chandra-data för jämförelse med resultat från NuSTAR.
Astronomerna mätte den energiberoende morfologin, rumslig variation av spektralindex, och ett rumsligt integrerat bredbandsröntgenspektrum på 3C 58.
"Dessa mätningar används för att härleda egenskaper hos 3C 58 med synkrotronstrålningsscenarier, " skrev forskarna i tidningen.
Resultaten indikerar att storleken på 3C 58 minskar med ökande energi, Vad, enligt forskarna beror på synkrotronavbränningseffekten. Data visar också att spektrumet är mjukare i de yttre områdena av denna PWN.
Dessutom, forskarna hittade en antydan om ett spektralbrott i det rumsligt integrerade röntgenspektrumet och ett brott i den radiella profilen för spektralindexet för 3C 58.
"Spektralindexets radiella profil bryter vid R ≈ 80, och det spatialt integrerade röntgenspektrumet för 3C 58 visar en antydan om ett spektralbrott vid ≈ 25 keV, " står det i tidningen.
Enligt studien, brottet i den radiella profilen indikerar en maximal elektronenergi på cirka 200 TeV, vad som är större än tidigare beräknat. När det kommer till spektralbrottet, data antyder en maximal elektronenergi på cirka 140 TeV för en antagen magnetfältstyrka på 80 μG. Dessutom, styrkan på magnetfältet i 3C 58 beräknades vara mellan 30 och 200 μG.
Allt som allt, astronomerna drog slutsatsen att deras studie kunde främja vår kunskap om accelerations- och emissionsmodeller för PWNe. De noterade att i fallet med 3C 58, dess väl uppmätta bredbandsspektrala energifördelning och det möjliga röntgenavbrottet, har potential att ge nya insikter om partikelacceleration och flöde i PWNe.
© 2019 Science X Network
