Το 1895, ο Wilhelm Röntgen ανακάλυψε τις ακτίνες Χ και τις χρησιμοποίησε για να απεικονίσει τα οστά του χεριού της γυναίκας του, πυροδοτώντας μια επαναστατική διαγνωστική μέθοδο για την Ιατρική. Σήμερα δύο διαστημικά τηλεσκόπια ακτίνων Χ της NASA συνδύασαν τις απεικονιστικές τους δυνάμεις για να αποκαλύψουν τα “οστά” του μαγνητικού πεδίου μιας αξιοθαύμαστης δομής σε σχήμα χεριού στο διάστημα. Συνδυαστικά, αυτά τα τηλεσκόπια αποκαλύπτουν τη συμπεριφορά ενός νεκρού άστρου που κατέρρευσε και ζει μέσα από πίδακες σωματιδίων διεγερμένης ύλης και αντιύλης.
Πριν από περίπου 1.500 χρόνια, ένα γιγάντιο αστέρι στον Γαλαξία μας εξάντλησε τα πυρηνικά καύσιμα που μπορούσε να καταναλώσει. Όταν συνέβη αυτό, το άστρο κατέρρευσε πάνω στον εαυτό του και σχημάτισε ένα εξαιρετικά πυκνό σώμα που ονομάζεται άστρο νετρονίων. Τα περιστρεφόμενα αστέρια νετρονίων με ισχυρά μαγνητικά πεδία, ή πάλσαρ (pulsar), δημιουργούν συνθήκες που δεν μπορούν να αναπαραχθούν στη Γη και αποτελούν εργαστήρια ακραίων φυσικών φαινομένων. Τα νεαρά πάλσαρ μπορούν να δημιουργήσουν πίδακες ύλης και αντιύλης που κινούνται μακριά από τους πόλους τους, μαζί με έναν έντονο άνεμο, σχηματίζοντας ένα “νεφέλωμα του ανέμου του πάλσαρ”.
Το 2001, το Chandra X-ray Observatory της NASA παρατήρησε για πρώτη φορά το πάλσαρ PSR B1509-58 και αποκάλυψε ότι το νεφέλωμα του (που αναφέρεται ως MSH 15-52) μοιάζει με ανθρώπινο χέρι. Το πάλσαρ βρίσκεται στη βάση της “παλάμης” του νεφελώματος σε απόσταση 16.000 ετών φωτός από τη Γη. Τώρα, το πιο σύγχρονο τηλεσκόπιο ακτίνων-Χ της NASA, το Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE), παρακολούθησε το MSH 15-52 για περίπου 17 ημέρες, το μεγαλύτερο χρονικό διάστημα που έχει κοιτάξει οποιοδήποτε αντικείμενο από τότε που ξεκίνησε τη λειτουργία του τον Δεκέμβριο του 2021.
«Τα δεδομένα του IXPE μας δίνουν τον πρώτο χάρτη του μαγνητικού πεδίου του “χεριού“», δήλωσε ο Roger Romani του Πανεπιστημίου του Στάνφορντ στην Καλιφόρνια, επικεφαλής της μελέτης. “Τα φορτισμένα σωματίδια που παράγουν τις ακτίνες Χ ταξιδεύουν κατά μήκος του μαγνητικού πεδίου, προσδιορίζοντας το βασικό σχήμα του νεφελώματος, όπως κάνουν τα οστά στο χέρι ενός ανθρώπου».
Το IXPE παρέχει πληροφορίες σχετικά με τον προσανατολισμό του ηλεκτρικού πεδίου των ακτίνων-Χ, που καθορίζεται από το μαγνητικό πεδίο της πηγής ακτίνων-Χ. Αυτό ονομάζεται πόλωση των ακτίνων Χ. Σε μεγάλες περιοχές του MSH 15-52 η ποσότητα της πόλωσης είναι αξιοσημείωτα υψηλή, φτάνοντας το μέγιστο επίπεδο που προβλέπεται από τις θεωρητικές εργασίες. Για να επιτευχθεί αυτή η ισχύς, το μαγνητικό πεδίο πρέπει να είναι πολύ ευθύ και ομοιόμορφο, πράγμα που σημαίνει ότι υπάρχει μικρή τριβή σε αυτές τις περιοχές του νεφελώματος του πάλσαρ.
«Είμαστε όλοι εξοικειωμένοι με τις ακτίνες Χ ως διαγνωστικό ιατρικό εργαλείο για τον άνθρωπο», δήλωσε η συν-συγγραφέας Josephine Wong, επίσης από το Στάνφορντ. «Εδώ χρησιμοποιούμε τις ακτίνες Χ με διαφορετικό τρόπο, αλλά και πάλι αποκαλύπτουν πληροφορίες που υπό άλλες συνθήκες θα ήταν κρυμμένες από εμάς».
Ένα ιδιαίτερα ενδιαφέρον χαρακτηριστικό του MSH 15-52 είναι ένας φωτεινός πίδακας ακτίνων Χ που κατευθύνεται από το πάλσαρ προς τον “καρπό” στο κάτω μέρος της εικόνας. Τα νέα δεδομένα του IXPE αποκαλύπτουν ότι η πόλωση στην αρχή του πίδακα είναι χαμηλή, πιθανότατα επειδή πρόκειται για μια ασταθή περιοχή με πολύπλοκα, μπερδεμένα μαγνητικά πεδία που συσχετίζονται με τη δημιουργία σωματιδίων υψηλής ενέργειας. Μέχρι το τέλος του πίδακα οι γραμμές του μαγνητικού πεδίου φαίνεται να ευθυγραμμίζονται και να γίνονται πολύ πιο ομοιόμορφες, με αποτέλεσμα η πόλωση να γίνεται πολύ μεγαλύτερη.
Τα αποτελέσματα αυτά υποδηλώνουν ότι τα σωματίδια δέχονται μια ενεργειακή ώθηση στις πολύπλοκες ταραχώδεις περιοχές κοντά στο πάλσαρ στη βάση της παλάμης και ρέουν προς περιοχές όπου το μαγνητικό πεδίο είναι ομοιόμορφο κατά μήκος του καρπού, των δακτύλων και του αντίχειρα.
«Αποκαλύψαμε την ιστορία ζωής των σωματιδίων υπερενεργειακής ύλης και αντιύλης γύρω από το πάλσαρ», δήλωσε ο συν-συγγραφέας Niccolò Di Lalla, επίσης από το Στάνφορντ. «Αυτό μας διδάσκει για το πώς τα πάλσαρ μπορούν να λειτουργήσουν ως επιταχυντές σωματιδίων».
Το IXPE έχει επίσης ανιχνεύσει παρόμοια μαγνητικά πεδία για τα νεφελώματα των πάλσαρ Vela και Crab, γεγονός που υποδηλώνει ότι ίσως είναι αναπάντεχα συνηθισμένα σε αυτά τα σώματα.
*Ακολουθήστε το Techgear.gr στο Google News για να ενημερώνεστε άμεσα για όλα τα νέα άρθρα!
