Il veicolo spaziale NuSTAR della NASA fornisce approfondimenti sulla nebulosa eolica Pulsar 3C 58

I dati del veicolo spaziale NuSTAR della NASA e l'Osservatorio dei raggi X di Chandra hanno fornito informazioni sul meccanismo alla base della formazione e dell'evoluzione della Nebulosa del Vento Pulsar (PWN).

Nuovi dati dalle osservazioni a raggi X che utilizzano il veicolo spaziale NuSTAR della NASA e dall'osservatorio spaziale a raggi X di Chandra hanno fornito ulteriori approfondimenti sulla natura di una nebulosa del vento pulsar (PWN) denominata 3C 58. I risultati dell'analisi potrebbero anche fare più luce sulle particelle distribuzione nella popolazione di PWNe - nebulose note alimentate dal vento di una pulsar.

Immagini NuSTAR di 3C 58 in sei bande di energia. Le bande di energia per le immagini sono 3–4,5 keV, 4,5–7 keV, 7–12 keV, 12–20 keV, 20–40 keV e 40–60 keV da sinistra a destra e dall'alto verso il basso. Le immagini vengono levigate e le scale vengono regolate per avere un valore massimo di 1 per una migliore leggibilità. I contorni bianchi di Chandra sono sovrapposti nel pannello in alto a sinistra per riferimento (An et al., 2019)

Quando il vento della pulsar, che è composto da particelle cariche, si scontra con l'ambiente circostante della pulsar - composto dagli strati esterni della stella - in particolare con l'ejecta della supernova che si espande lentamente - sviluppa un PWN.

Le osservazioni di PWNe hanno dimostrato che le particelle di questi oggetti perdono la loro energia a causa delle radiazioni, diventando meno energiche all'aumentare della distanza dalla pulsar centrale. Gli studi a raggi X di PWNe hanno il potenziale di scoprire informazioni importanti sul flusso di particelle in queste nebulose.

PWN 3C 58 - situato a circa 6.500 - 10.000 anni luce dalla Terra - è un giovane PWN con struttura a torus-jet e alimentato dalla pulsar PSR J0205 + 6449 da 65 millisecondi.

L'oggetto è stato studiato intensamente nella banda di raggi X morbida (inferiore a 8,0 keV), quindi il suo spettro di raggi X morbido è ben modellato, ma gli astronomi sono interessati a verificare se lo spettro si estende alla banda di raggi X dura oltre 10 keV.

Per indagare su questo, un gruppo di ricercatori guidati da Hongjun An della Chungbuk National University di Cheongju, in Corea del Sud, hanno impiegato la navicella spaziale NST (Spectroscopic Telescope Array) per eseguire analisi spettrali di 3C 58 fino a 20 keV. Hanno anche rianalizzato i dati di Chandra per il confronto con i risultati di NuSTAR.

Gli astronomi hanno misurato la morfologia dipendente dall'energia, la variazione spaziale dell'indice spettrale e uno spettro di raggi X a banda larga spazialmente integrato di 3C 58.

"Queste misurazioni sono usate per inferire le proprietà di 3C 58 con scenari di radiazione di sincrotrone." Il documento - articolo pubblicato il 12 aprile su arXiv.org - afferma.

I risultati indicano che la dimensione del 3C 58 diminuisce con l'aumentare dell'energia. I ricercatori ritengono che ciò sia dovuto all'effetto burn-off del sincrotrone, radiazione che le particelle emettono quando sono in accelerazione continua a seguito di un percorso curvo. I dati mostrano anche che lo spettro è più morbido nelle regioni esterne di questo PWN.

Inoltre, i ricercatori hanno trovato un accenno di una rottura spettrale nello spettro dei raggi X spazialmente integrato e una rottura del profilo radiale dell'indice spettrale di 3C 58.

Illustrazione del telescopio a raggi X NuSTAR della NASA (Harrison.F, Caltech, NASA)

Secondo lo studio, una rottura del profilo radiale indica una massima energia elettronica di circa 200 TeV, che è maggiore di quanto precedentemente stimato. Per quanto riguarda l'interruzione spettrale, i dati suggeriscono un'energia elettronica massima di circa 140 TeV per una presunta intensità del campo magnetico di 80 μG. Inoltre, è stata calcolata la forza del campo magnetico in 3C 58 tra 30 e 200 μG.

Gli astronomi hanno concluso che il loro studio potrebbe far avanzare le nostre conoscenze sui modelli di accelerazione ed emissione di PWNe. Hanno notato che nel caso di 3C 58, la sua ben distribuita distribuzione spettrale di energia a banda larga e la possibile rottura dei raggi X, hanno il potenziale per fornire nuove intuizioni sull'accelerazione e il flusso di particelle in PWNe.

Ricerca originale: Hongjun An. NuSTAR studi a raggi X duri della nebulosa del vento pulsar 3C ~ 58. arXiv: 1904.05991 [astro-ph.HE]. arxiv.org/abs/1904.05991