เนบิวลาลม Vela Pulsar บินเป็นภาพใหม่จาก IXPE ของ NASA
เมื่อประมาณ 10,000 ปีก่อน แสงจากการระเบิดของดาวยักษ์ในกลุ่มดาว Vela มาถึงโลก
ซูเปอร์โนวานี้ทิ้งวัตถุหนาแน่นที่เรียกว่าพัลซาร์ไว้เบื้องหลัง ซึ่งดูเหมือนจะสว่างขึ้นเป็นประจำขณะที่มันหมุนรอบตัวเอง ราวกับประภาคารจักรวาล จากพื้นผิวของพัลซาร์นี้ ลมของอนุภาคโผล่ออกมาซึ่งเดินทางใกล้ความเร็วแสง ก่อให้เกิดกลุ่มอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่สับสนอลหม่านซึ่งชนเข้ากับก๊าซที่อยู่รอบๆ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าเนบิวลาลมพัลซาร์เนบิวลาลม Vela Pulsar เป็นจุดสีขาวสว่างในวงกลมหมอกสีม่วง/น้ำเงิน พื้นที่โดยรอบเป็นสีดำโดยมีดาวสีส้มหลายดวงอยู่ด้านหลังภาพนี้แสดงเนบิวลาลมพัลซาร์ Vela สีฟ้าอ่อนแสดงถึงข้อมูลโพลาไรเซชันของรังสีเอกซ์จาก
Imaging X-ray Polarimetry Explorer ของ NASA สีชมพูและสีม่วงสอดคล้องกับข้อมูลจากหอดูดาวจันทราเอ็กซ์เรย์ของ NASA ซึ่งเคยสังเกตเวล่ามาหลายครั้งก่อนหน้านี้ กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของ NASA มีส่วนทำให้ดวงดาวอยู่เบื้องหลัง คลิกที่นี่เพื่อดูภาพที่ไม่มีป้ายกำกับเครดิต: X-ray: (IXPE) NASA/MSFC/Fei Xie & (Chandra) NASA/CXC/SAO; ออปติก: การประมวลผลของ NASA/STScI Hubble/Chandra โดย Judy Schmidt; Hubble/Chandra/IXPE ประมวลผลและเรียบเรียงโดย NASA/CXC/SAO/Kimberly Arcand & Nancy Wolk
ในภาพใหม่นี้ รัศมีสีฟ้าที่ขุ่นมัวสอดคล้องกับข้อมูลโพลาไรเซชันของรังสีเอกซ์เป็นครั้งแรกสำหรับ Vela ซึ่งมาจาก Imaging X-ray Polarimetry Explorer หรือ IXPE ของ NASA เส้นเลือนสีน้ำเงินจางๆ ที่ชี้ไปที่มุมขวาบนนั้นสอดคล้องกับไอพ่นของอนุภาคพลังงานสูงที่พุ่งออกจากพัลซาร์ด้วยความเร็วประมาณครึ่งหนึ่งของความเร็วแสง เชื่อกันว่า “ส่วนโค้ง” ของรังสีเอกซ์สีชมพูเป็นจุดที่ขอบของพื้นที่รูปโดนัทซึ่งลมพัลซาร์จะกระแทกและเร่งอนุภาคพลังงานสูง ตัวพัลซาร์นั้นอยู่ที่วงกลมสีขาวตรงกลางภาพ
ภาพจาก NASA’s Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) ภาพของเนบิวลาลมพัลซาร์ Velaภาพจาก NASA’s Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) สังเกตการณ์เนบิวลาลมพัลซาร์ Vela สีแสดงถึงความเข้มของรังสีเอกซ์ที่แตกต่างกัน โดยบริเวณที่สว่างที่สุดคือสีแดงและบริเวณที่จางที่สุดเป็นสีน้ำเงิน
เส้นสีดำแสดงทิศทางของสนามแม่เหล็กตามข้อมูล IXPE และเส้นสีเงินแสดงทิศทางของสนามแม่เหล็กตามข้อมูลวิทยุจาก Australian Telescope Compact Array เส้นสีเทาแสดงความเข้มของรังสีเอกซ์จากข้อมูลจันทรา พัลซาร์ตั้งอยู่ใกล้กับศูนย์กลางของการปล่อยรังสีเอกซ์ที่สว่างที่สุดเครดิต: Xie et al, 2022 (ธรรมชาติ)สีชมพูและสีม่วงสอดคล้องกับข้อมูลจากหอสังเกตการณ์รังสีเอกซ์จันทราของนาซา ซึ่งเคยสังเกตเวล่าหลายครั้งก่อนหน้านี้ ดาวสีทองถูกจับโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของ NASA
การวัดค่าโพลาไรเซชันซึ่งเกี่ยวข้องกับการจัดระเบียบของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ทำให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อนว่าวัตถุในจักรวาล เช่น พัลซาร์ เร่งอนุภาคให้มีความเร็วสูงได้อย่างไร
Phil Kaaret ผู้อาวุโสกล่าวว่า “ด้วย IXPE เรากำลังใช้วัตถุสุดโต่งเช่น Vela เป็นห้องทดลองเพื่อตรวจสอบคำถามที่เร่งด่วนที่สุดในฟิสิกส์ดาราศาสตร์ เช่น อนุภาคพุ่งเข้าใกล้ความเร็วแสงได้อย่างไรหลังจากดาวฤกษ์ระเบิด” Phil Kaaret ผู้อาวุโสกล่าว นักวิทยาศาสตร์ที่ Marshall Space Flight Center ของ NASA ในเมือง Huntsville รัฐ Alabama
ในการศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้ นักวิทยาศาสตร์รู้สึกประหลาดใจเกี่ยวกับโพลาไรเซชันในระดับสูงที่พบในรังสีเอกซ์ที่เนบิวลาลมพัลซาร์ Vela การสังเกต IXPE ของวัตถุนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Nature ในเดือนธันวาคม
Fei Xie ผู้เขียนนำของ Nature study ศาสตราจารย์มหาวิทยาลัย Guangxi ในเมืองหนานหนิง มณฑลกวางสี ประเทศจีน กล่าวว่า “นี่เป็นระดับสูงสุดของโพลาไรเซชันที่วัดได้จากแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ท้องฟ้าจนถึงปัจจุบัน” สถาบันฟิสิกส์ดาราศาสตร์/สถาบันฟิสิกส์ดาราศาสตร์อวกาศและดาวเคราะห์วิทยา (INAF/IAPS) ในกรุงโรม
โพลาไรเซชันสูงหมายความว่าสนามแม่เหล็กไฟฟ้ามีการจัดระเบียบที่ดี เรียงตัวกันในทิศทางเฉพาะและขึ้นอยู่กับตำแหน่งในเนบิวลา ยิ่งไปกว่านั้น รังสีเอกซ์ที่ IXPE ตรวจจับได้นั้นมาจากอิเล็กตรอนพลังงานสูงที่หมุนวนในสนามแม่เหล็กของเนบิวลาลมพัลซาร์ ซึ่งเรียกว่า “การแผ่รังสีซินโครตรอน” รังสีเอกซ์ที่มีโพลาไรซ์สูงหมายความว่าสนามแม่เหล็กเหล่านี้ก็ต้องมีการจัดระเบียบอย่างดีเช่นกัน
ตรงกันข้ามกับเศษซากของซูเปอร์โนวาที่มีเปลือกของวัสดุอยู่รอบๆ โพลาไรเซชันสูงของรังสีเอกซ์ “บ่งชี้ว่าอิเล็กตรอนไม่ได้ถูกเร่งโดยแรงกระแทกอันปั่นป่วนซึ่งดูเหมือนสำคัญในแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์อื่นๆ” โรเจอร์ ดับเบิลยู โรมานีกล่าว นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์สแตนฟอร์ดที่เกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์ข้อมูล IXPE จะต้องมีกระบวนการอื่นที่เกี่ยวข้องแทน เช่น การเชื่อมต่อด้วยแม่เหล็ก ซึ่งเกี่ยวข้องกับการแตกหักและการรวมเส้นสนามแม่เหล็ก นั่นเป็นวิธีที่พลังงานแม่เหล็กจะเปลี่ยนเป็นพลังงานของอนุภาค
ข้อมูล IXPE ยังแนะนำว่าสนามแม่เหล็กอยู่ในแนวเดียวกันเป็นโครงสร้างรูปโดนัทเรียบรอบเส้นศูนย์สูตรของพัลซาร์ รูปร่างนี้เป็นไปตามความคาดหวังของนักวิทยาศาสตร์
Alessandro Di Marco นักวิจัยจาก INAF/IAPS ในกรุงโรม ผู้ร่วมวิเคราะห์ข้อมูล กล่าวว่า “การวัดโพลาไรเซชันของรังสีเอกซ์ IXPE นี้เพิ่มชิ้นส่วนที่ขาดหายไปของปริศนาเนบิวลาลมพัลซาร์ Vela” “ด้วยการทำแผนที่ด้วยความละเอียดที่ไม่เคยมีมาก่อน IXPE เปิดเผยสนามแม่เหล็กในภาคกลาง แสดงข้อตกลงกับผลที่ได้รับจากภาพวิทยุของเนบิวลาชั้นนอก”
พัลซาร์ Vela ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 1,000 ปีแสง มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 15 ไมล์ (25 กิโลเมตร) และหมุนรอบตัวเอง 11 ครั้งต่อวินาที ซึ่งเร็วกว่าโรเตอร์ของเฮลิคอปเตอร์
