Астрономы создали первую карту поляризации рентгеновского излучения остатка сверхновой

Астрономы при помощи рентгеновской космической обсерватории IXPE составили первую карту поляризации рентгеновского излучения остатка сверхновой Кассиопея А, сообщается на сайте NASA. Данные наблюдений подтверждают идеи о радиально ориентированном магнитном поле внутри остатка, а также об ускорении частиц, генерирующих рентгеновское синхротронное излучение, в областях ударных волн. Препринт результатов наблюдений доступен на сайте arXiv.org.

Остатки сверхновых интересны для астрофизиков не только с точки зрения исследования эволюции звезд и химического обогащения межзвездной среды, но и с точки зрения исследования процессов ускорения заряженных частиц в них. Подобные объекты являются источниками радиосинхротронного излучения, испускаемого релятивистскими электронами, которые, как теперь известно, ускоряются за счет процесса диффузионного ускорения во время многократного пересечения фронта ударных волн. От некоторых остатков также регистрируется рентгеновское синхротронное излучение, что указывает на то, что электроны с энергиями 10–100 тераэлектронвольт были ускорены недавно и за короткий промежуток времени, причем для достижения таких высоких энергий требуются сильно турбулентные магнитные поля.

Таким образом, остатки сверхновых рассматриваются как хорошие кандидаты на роль ускорителей галактических космических лучей. Понять связь между параметрами магнитного поля в разных частях остатка сверхновой (в частности, в ударных волнах) и свойствами самого остатка и его способностью ускорять космические лучи могут помочь измерения поляризации излучения от сверхновой. В настоящее время эта задача решается при помощи обсерватории IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer), которая отправилась на околоземную орбиту в прошлом году и проводит измерения поляризации рентгеновского излучения от нейтронных звезд разных типов, двойных систем с черными дырами, активных ядер галактик, квазаров и остатков сверхновых.

Группа астрономов во главе с Джакко Винком (Jacco Vink) из Амстердамского университета представила первую карту поляризации рентгеновского излучения энергией 3–6 килоэлектронвольт от остатка сверхновой Кассиопея А, составленной по данным IXPE. Ученые также использовали данные наблюдений за остатком рентгеновского телескопа «Чандра».

Кассиопея А представляет собой яркий и молодой (около 350 лет) остаток от взрыва массивной звезды, расположенный на расстоянии 11 тысяч световых лет от Солнца. В ее центре находится нейтронная звезда, окруженная расширяющейся туманностью.

Степень поляризации синхротронного рентгеновского излучения от остатка составила около 2-5 процентов, что меньше, чем в случае радиоизлучения, что согласуется с идеей регионов с турбулентным магнитным полем. Измеренный угол поляризации излучения соответствует радиально ориентированному магнитному полю, что аналогично результатам, полученным в ходе радионаблюдений. При этом источниками рентгеновского синхротронного излучения, в основном, являются тонкие области, связанные с ударными волнами вблизи внешнего края остатка, в то время как радиосинхротронное излучение исходит из всех частей туманности.

Ранее мы рассказывали о том, как IXPE впервые измерил поляризацию излучения магнитара.