La nebulosa de viento Vela Pulsar toma vuelo en una nueva imagen del IXPE de la NASA

Hace unos 10.000 años, la luz de la explosión de una estrella gigante en la constelación de Vela llegó a la Tierra. Esta supernova dejó atrás un objeto denso llamado púlsar, que parece brillar regularmente a medida que gira, como un faro cósmico. De la superficie de este púlsar emergen vientos de partículas que viajan a una velocidad cercana a la velocidad de la luz, creando una mezcolanza caótica de partículas cargadas y campos magnéticos que chocan contra el gas circundante. Este fenómeno se llama nebulosa de viento púlsar.

Esta imagen muestra la nebulosa de viento púlsar de Vela. El azul claro representa los datos de polarización de rayos X del Explorador de polarimetría de rayos X de imágenes de la NASA. Los colores rosa y púrpura corresponden a los datos del observatorio de rayos X Chandra de la NASA, que ha observado a Vela varias veces anteriormente. El Telescopio Espacial Hubble de la NASA contribuyó con las estrellas en el fondo. Haga clic aquí para ver una imagen sin etiquetar. Créditos: Rayos X: (IXPE) NASA/MSFC/Fei Xie & (Chandra) NASA/CXC/SAO; Óptica: Procesamiento NASA/STScI Hubble/Chandra por Judy Schmidt; Procesamiento y composición Hubble/Chandra/IXPE por NASA/CXC/SAO/Kimberly Arcand y Nancy Wolk

En esta nueva imagen, el halo azul claro nebuloso corresponde a los primeros datos de polarización de rayos X para Vela, que provienen del Explorador de polarimetría de rayos X de imágenes de la NASA, o IXPE. Una línea difusa azul tenue que apunta a la esquina superior derecha corresponde a un chorro de partículas de alta energía que salen disparadas del púlsar a aproximadamente la mitad de la velocidad de la luz. Se cree que los "arcos" de rayos X rosas marcan los bordes de las regiones en forma de rosquilla donde el viento púlsar choca y acelera partículas de alta energía. El púlsar en sí está ubicado en el círculo blanco en el centro de la imagen.

Los colores rosa y púrpura corresponden a los datos del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, que ha observado a Vela varias veces anteriormente. Las estrellas doradas fueron capturadas por el telescopio espacial Hubble de la NASA. 

La medición de la polarización, que tiene que ver con cómo se organizan las ondas electromagnéticas, brinda a los científicos una comprensión sin precedentes de cómo un objeto cósmico como un púlsar acelera las partículas a altas velocidades. 

“Con IXPE, estamos utilizando objetos extremos como Vela como laboratorio para investigar algunas de las preguntas más apremiantes de la astrofísica, como por ejemplo, cómo las partículas son catapultadas a una velocidad cercana a la de la luz mucho después de que una estrella haya explotado”, dijo Phil Kaaret, director general de IXPE. científico del Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama.

En un estudio reciente, los científicos se sorprendieron por el alto grado de polarización que encontraron en los rayos X en la nebulosa de viento púlsar de Vela. Las observaciones del IXPE de este objeto fueron publicadas en la revista Nature en diciembre.

Una imagen de las observaciones del Explorador de polarimetría de rayos X (IXPE) de la NASA de la nebulosa de viento púlsar de Vela. Los colores representan diferentes intensidades de rayos X, con las regiones más brillantes en rojo y las regiones más débiles en azul. Las líneas negras dan las direcciones del campo magnético según los datos de IXPE y las líneas plateadas dan las direcciones del campo magnético según los datos de radio del Australia Telescope Compact Array. Los contornos grises muestran las intensidades de rayos X de los datos de Chandra. El púlsar se encuentra cerca del centro de la emisión de rayos X más brillante. Créditos: Xie et al, 2022 (Naturaleza)

"Este es el grado más alto de polarización medido en una fuente de rayos X celestial hasta la fecha", dijo Fei Xie, autor principal del estudio de Nature, profesor de la Universidad de Guangxi en Nanning, Guangxi, China, y anteriormente investigador postdoctoral en el Instituto Nacional de Italia. Instituto de Astrofísica/Instituto de Astrofísica Espacial y Planetología (INAF/IAPS) en Roma. 

La alta polarización significa que los campos electromagnéticos están bien organizados; están alineados en direcciones específicas y dependen de su posición en la nebulosa. Además, los rayos X que detecta el IXPE provienen de electrones de alta energía que giran en espiral en los campos magnéticos de la nebulosa del viento púlsar, lo que se denomina "emisión de sincrotrón". Los rayos X altamente polarizados significan que estos campos magnéticos también deben estar bien organizados. 

 

A diferencia de los remanentes de supernova que tienen una capa de material a su alrededor, la alta polarización de los rayos X "sugiere que los electrones no fueron acelerados por los choques turbulentos que parecen importantes en otras fuentes de rayos X", dijo Roger W. Romani. , un astrofísico de Stanford involucrado en el análisis de datos de IXPE. En cambio, debe haber algún otro proceso involucrado, como la reconexión magnética, que involucra la ruptura y unión de las líneas del campo magnético. Esa es una forma en que la energía magnética se convierte en energía de partículas.

Explorador de polarimetría de rayos X de imágenes Nave espacial La nave espacial Imaging X-Ray Polarimetry Explorer está completamente integrada y autorizada para volar en las instalaciones de prueba de Ball Aerospace en Boulder, Colorado. Una misión conjunta de la NASA y la Agencia Espacial Italiana, IXPE medirá la polarización de los rayos X cósmicos para comprender mejor la física fundamental de los objetos extremos y exóticos del universo, incluidos los agujeros negros y las estrellas que explotan. IXPE se lanzará el 9 de diciembre desde el Centro Espacial Kennedy de la NASA en Florida. Obtenga más información en https://nasa.gov/ixpe. Crédito de la imagen: Ball Aerospace

Los datos de IXPE también sugieren que el campo magnético está alineado como una estructura suave en forma de rosquilla alrededor del ecuador del púlsar. Esta forma estaba en línea con las expectativas de los científicos. 

"Esta medición de polarización de rayos X de IXPE agrega una pieza faltante al rompecabezas de la nebulosa de viento del púlsar de Vela", dice Alessandro Di Marco, investigador de INAF/IAPS en Roma que contribuyó al análisis de datos. "Al mapear con una resolución sin precedentes, IXPE revela el campo magnético en la región central, mostrando concordancia con los resultados obtenidos a partir de imágenes de radio de la nebulosa exterior".

El púlsar de Vela, ubicado a unos 1.000 años luz de la Tierra, tiene unos 25 kilómetros (15 millas) de diámetro y gira 11 veces por segundo, más rápido que el rotor de un helicóptero.  

Acerca de la misión IXPE

Parte de la serie de misiones Small Explorer de la NASA, IXPE se lanzó en un cohete Falcon 9 desde el Centro Espacial Kennedy de la NASA en Florida en diciembre de 2021. Ahora orbita 370 millas, o aproximadamente 595 kilómetros, sobre el ecuador de la Tierra. La misión es una asociación entre la NASA y la Agencia Espacial Italiana, con socios y colaboradores científicos en 13 países. Ball Aerospace, con sede en Broomfield, Colorado, gestiona las operaciones de naves espaciales. 

Elizabeth Landau

Sede de la NASA, Washington

elandau@nasa.gov  

Última actualización: 7 de marzo de 2023, enlace publicación

Editora: Beth Ridgeway