Krabbetåge:En krabbe går gennem tiden

Næste år markerer 20-året for NASAs Chandra X-ray Observatory opsendelse i rummet. Krabbetågen var et af de første objekter, som Chandra undersøgte med sit skarpe røntgensyn, og det har været et hyppigt mål for teleskopet lige siden.

Der er mange grunde til, at Krabbetågen er et så godt undersøgt objekt. For eksempel, det er et af en håndfuld tilfælde, hvor der er stærke historiske beviser for, hvornår stjernen eksploderede. At have denne definitive tidslinje hjælper astronomer med at forstå detaljerne om eksplosionen og dens eftervirkninger.

I tilfældet med krabben, observatører i flere lande rapporterede om udseendet af en "ny stjerne" i 1054 e.Kr. i retning af stjernebilledet Tyren. Der er blevet lært meget om krabben i århundrederne siden da. I dag, astronomer ved, at krabbetågen er drevet af en hurtigt roterende, stærkt magnetiseret neutronstjerne kaldet en pulsar, som blev dannet, da en massiv stjerne løb tør for sit atombrændsel og kollapsede. Kombinationen af ​​hurtig rotation og et stærkt magnetfelt i Krabben genererer et intenst elektromagnetisk felt, der skaber stråler af stof og antistof, der bevæger sig væk fra både nord- og sydpolen af ​​pulsaren, og en intens vind, der flyder ud i ækvatorial retning.

Det seneste billede af krabben er en komposit med røntgenstråler fra Chandra (blå og hvid), NASAs Hubble-rumteleskop (lilla) og NASAs Spitzer-rumteleskop (pink). Omfanget af røntgenbilledet er mindre end de andre, fordi ekstremt energiske elektroner, der udsender røntgenstråler, udstråler deres energi hurtigere end de lavere energielektroner, der udsender optisk og infrarødt lys.

Denne nye komposit tilføjer til en videnskabelig arv, strækker sig over næsten to årtier, mellem Chandra og Krabbetågen. Her er et eksempel på de mange indsigter, astronomer har fået om dette berømte objekt ved hjælp af Chandra og andre teleskoper.

1999:Inden for få uger efter at være blevet indsat i kredsløb fra rumfærgen Columbia i løbet af sommeren 1999, Chandra observerede Krabbetågen. Chandra-dataene afslørede træk i krabben, som aldrig er set før, inklusive en lys ring af højenergipartikler omkring hjertet af tågen.

2002:Den dynamiske karakter af Krabbetågen blev levende afsløret i 2002, da videnskabsmænd producerede videoer baseret på koordinerede Chandra- og Hubble-observationer foretaget over flere måneder. Den lyse ring, der er set tidligere, består af omkring to dusin knob, der dannes, lysne og falme, ryste rundt, og lejlighedsvis gennemgår udbrud, der giver anledning til ekspanderende skyer af partikler, men forbliver på nogenlunde samme sted.

Disse knuder er forårsaget af en chokbølge, ligner et sonisk boom, hvor hurtigt bevægende partikler fra pulsaren smækker ind i omgivende gas. Lyse spidser, der stammer fra denne ring, bevæger sig udad med halvdelen af ​​lysets hastighed for at danne en anden ekspanderende ring længere væk fra pulsaren.

2006:I 2003, Spitzer Space Telescope blev opsendt, og det rumbaserede infrarøde teleskop sluttede sig til Hubble, Chandra, og Compton Gamma-ray Observatory og afsluttede udviklingen af ​​NASAs "Great Observatory"-program. Et par år senere, den første sammensætning af krabben med data fra Chandra (lyseblå), Hubble (grøn og mørkeblå), og Spitzer (rød) blev løsladt.

2008:Da Chandra fortsatte med at tage observationer af krabben, dataene gav et klarere billede af, hvad der skete i dette dynamiske objekt. I 2008, videnskabsmænd rapporterede først et billede af den svage grænse for Krabbetågens pulsarvindtåge (dvs. en kokon af højenergipartikler, der omgiver pulsaren).

Dataene viste strukturer, som astronomer omtalte som "fingre", "løkker", og "bugter". Disse træk indikerede, at det magnetiske felt i tågen og filamenter af køligere stof styrer bevægelsen af ​​elektroner og positroner. Partiklerne kan bevæge sig hurtigt langs magnetfeltet og rejse flere lysår, før de udstråler deres energi. I modsætning, de bevæger sig meget langsommere vinkelret på magnetfeltet, og rejser kun en kort afstand, før de mister deres energi.

2011:Time-lapse-film af Chandra-data fra krabben har været kraftfulde værktøjer til at vise de dramatiske variationer i røntgenstrålingen nær pulsaren. I 2011, Chandra observationer, opnået mellem september 2010 og april 2011, blev opnået for at udpege placeringen af ​​bemærkelsesværdige gammastråleudbrud observeret af NASAs Fermi Gamma Ray Observatory og Italiens AGILE Satellite. Gamma-stråleobservatorierne var ikke i stand til at lokalisere kilden til udbrændingerne i tågen, men astronomerne håbede, at Chandra, med sine billeder i høj opløsning, ville.

Der blev lavet to Chandra-observationer, da der opstod kraftige gammastråleudbrud, men der blev ikke set noget klart bevis for korrelerede flares i Chandra-billederne.

På trods af denne mangel på sammenhæng, Chandra-observationerne hjalp forskerne med at finde ud af en forklaring på gamma-stråleudbrud. Selvom der er andre muligheder, Chandra leverede beviser for, at accelererede partikler producerede gammastråleudbrud.

2014:For at fejre 15-årsdagen for Chandras lancering, flere nye billeder af supernova-rester blev frigivet, inklusive Krabbetågen. Dette var et "tre farve" billede af Krabbetågen, hvor røntgendataene blev opdelt i tre forskellige energibånd. I dette billede, de laveste energi røntgenstråler Chandra opdager er røde, mellemområdet er grønne, og røntgenstrålerne med den højeste energi fra Krabben er farvet blå. Bemærk, at omfanget af røntgenstråler med højere energi på billedet er mindre end de andre. Dette skyldes, at de mest energiske elektroner, der er ansvarlige for røntgenstråler med den højeste energi, udstråler deres energi hurtigere end elektroner med lavere energi.

2017:Bygger på multibølgelængdebillederne af krabben fra fortiden, et meget detaljeret billede af Krabbetågen blev skabt i 2017 ved hjælp af data fra teleskoper, der spænder over næsten hele bredden af ​​det elektromagnetiske spektrum. Radiobølger fra Karl G. Jansky Very Large Array (rød), Hubble optiske data (grøn), infrarøde data fra Spitzer (gul), og røntgendata fra XMM-Newton (blå) og Chandra (lilla) producerede et spektakulært nyt billede af krabben.