Røntgenobservationer afslører indsigt i arten af ​​pulsarvindtågen 3C 58

Analyse af de nye data fra røntgenobservationer ved hjælp af NASAs NuSTAR-rumfartøj og arkivdata fra agenturets Chandra X-ray rumobservatorium, har givet mere indsigt i arten af ​​en pulsarvindtåge (PWN) ved navn 3C 58. Resultater af analysen, præsenteret i et papir offentliggjort den 12. april på arXiv.org, kunne også kaste mere lys over partikelfordelingen i populationen af ​​kendte PWNe.

PWNe er tåger drevet af vinden fra en pulsar. Pulsarvinden er sammensat af ladede partikler, og når den kolliderer med pulsarens omgivelser, især med den langsomt ekspanderende supernova-udstødning, det udvikler en PWN.

Observationer af PWNe har vist, at partiklerne i disse objekter mister deres energi til stråling og bliver mindre energiske med afstanden fra den centrale pulsar. I særdeleshed, Røntgenundersøgelser af PWNe, især ved brug af rumligt integrerede spektre i røntgenbåndet, har potentialet til at afdække vigtig information om partikelstrømning i disse tåger.

Beliggende omkring 6, 500 til 10, 000 lysår væk fra Jorden, 3C 58 er en ung PWN med torus-jet struktur og drevet af 65-milisekunder pulsaren PSR J0205+6449. Mens objektet er blevet intensivt undersøgt i det bløde røntgenbånd (under 8,0 keV), og derfor er dets bløde røntgenspektrum godt modelleret, astronomer er interesserede i at verificere, om spektret strækker sig til et hårdt røntgenbånd over 10 keV.

For at kontrollere dette, en gruppe forskere ledet af Hongjun An fra Chungbuk National University i Cheongju, Sydkorea brugte rumfartøjet Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) til at udføre spektralanalyse af 3C 58 op til 20 keV. De genanalyserede også Chandra-dataene til sammenligning med resultater fra NuSTAR.

Astronomerne målte den energiafhængige morfologi, rumlig variation af det spektrale indeks, og et rumligt integreret bredbåndsrøntgenspektrum på 3C 58.

"Disse målinger bruges til at udlede egenskaber af 3C 58 med synkrotronstrålingsscenarier, " skrev forskerne i avisen.

Resultaterne indikerer, at størrelsen af ​​3C 58 falder med stigende energi, hvad, ifølge forskerne skyldes synkrotron-afbrændingseffekten. Dataene viser også, at spektret er blødere i de ydre områder af denne PWN.

I øvrigt, forskerne fandt en antydning af et spektralbrud i det rumligt integrerede røntgenspektrum og et brud i den radiale profil af spektralindekset på 3C 58.

"Den radiale profil af det spektrale indeks bryder ved R ≈ 80, og det rumligt integrerede røntgenspektrum af 3C 58 viser en antydning af et spektralbrud ved ≈ 25 keV, " står der i avisen.

Ifølge undersøgelsen bruddet i den radiale profil indikerer en maksimal elektronenergi på omkring 200 TeV, hvad der er større end tidligere anslået. Når det kommer til spektralbruddet, dataene antyder en maksimal elektronenergi på ca. 140 TeV for en antaget magnetisk feltstyrke på 80 μG. Derudover styrken af ​​magnetfeltet i 3C 58 blev beregnet til at være mellem 30 og 200 μG.

Alt i alt, astronomerne konkluderede, at deres undersøgelse kunne fremme vores viden om accelerations- og emissionsmodeller af PWNe. De bemærkede, at i tilfældet med 3C 58, dens velmålte bredbåndsspektrale energifordeling og det mulige røntgenbrud, har potentialet til at give ny indsigt i partikelacceleration og flow i PWNe.

© 2019 Science X Network