NASA の IXPE が歴史的な超新星デブリの理論的謎を解明

NASA の IXPE (Imaging X-ray Polarization Explorer) 望遠鏡が、超新星残骸 SN1006 の偏光 X 線画像を初めて捉えました。この新しい結果は、磁場と星の爆発によって生成される高エネルギー粒子の流れとの関係についての科学者の理解をさらに深めます。

超新星残骸SN1006のこの新しい画像は、NASAのImaging X-ray Polarization ExplorerとNASAのチャンドラX線天文台からのデータを組み合わせたものです。赤、緑、青の要素は、それぞれチャンドラによって検出された低エネルギー、中エネルギー、高エネルギーの X 線を反射します。左上隅に紫色で示されているのは、X線光の偏光を測定したIXPEデータと、残留磁場の外側への動きを表す線です。出典: X 線: NASA/CXC/SAO (チャンドラ)。 NASA/MSFC/南京大学/P.Zhou 他(IXPE); IR: NASA/JPL/CalTech/スピッツァー;画像処理: NASA/CXC/SAO/J.Schmidt

「磁場の測定は非常に難しいが、IXPE は磁場を検出する効果的な方法を提供してくれる」と南京大学の天体物理学者であり、天体物理ジャーナルに掲載された新しい論文の筆頭著者である周平博士は述べた。「SN1006の磁場は乱流であるが、組織化された方向性も示していることがわかりました。」

SN1006 は、地球から約 6,500 光年離れたヴォルフファング星座にあります。それは大爆発の後の残骸だ。この爆発は、2 つの白色矮星が合体したときに起こったか、伴星から大量の質量を吸収した白色矮星であった可能性があります。西暦 1006 年の春に中国、日本、ヨーロッパ、アラブ世界の観察者によって最初に発見され、その光は少なくとも 3 年間は肉眼で見えました。現代の天文学者は今でも、これがこれまで記録された中で最も明るい恒星現象であると考えています。

現代の観測が始まって以来、研究者らはこの残骸の奇妙な二重構造を発見しており、他の円形の超新星残骸とは明らかに異なっている。また、X 線およびガンマ線帯域の明るい「四肢」または端を識別することもできます。

アラバマ州ハンツビルにあるNASAマーシャル宇宙飛行センターの大学宇宙研究協会研究員ダグラス・スワーツ氏は、「IXPEはX線の偏光感度と発光領域を空間的に分解する能力を兼ね備えているため、SN1006のような近くにあるX線で明るい超新星残骸はIXPEの測定に非常に適している」と述べた。「この組み合わせられた機能は、宇宙線の加速点を特定するために重要です。」

SN1006のこれまでのX線観測では、超新星残骸が電子を急激に加速できることが初めて実証され、爆発する星の周囲で急速に膨張する星雲が、ほぼ光速で伝わる高エネルギー宇宙線の発生源であることが特定された。

科学者らはSN1006の独特な構造は磁場の方向に関係していると推測しており、北東と南西方向の超新星爆発の波は磁場の方向と一致しており、高エネルギー粒子をより効果的に加速できるのではないかと推測している。

この論文の共著者で香港大学の高エネルギー天体物理学者であるYang Yizhong博士は、IXPEの新たな発見はこれらの理論の検証と解明に役立つ可能性があると述べた。

ヤン博士は、「分光偏光解析を通じて得られた偏光特性は、他の方法やX線天文台の結果とよく一致しており、IXPEの信頼性と能力が際立っている。初めて、より高エネルギーでの超新星残骸の磁場構造をより詳細かつ正確にマッピングすることができ、これらの粒子の加速を引き起こすプロセスをより深く理解できるようになった。」と述べた。

研究者らは、この結果は磁場と残骸からの高エネルギー粒子の流出との関連性を示していると述べている。 IXPE の調査結果によると、SN1006 の殻内の磁場はいくぶん乱れていますが、依然として好ましい方向を持っています。最初の爆発からの衝撃波が周囲のガスを通過すると、磁場が衝撃波の動きと一致します。荷電粒子は爆発源の周囲の磁場に捕らえられ、そこで急速に加速します。これらの加速された高エネルギー粒子はエネルギーを伝達し、磁場を強力で乱流に保ちます。

2021年12月の打ち上げ以来、IXPEはカシオペアA、ティコ、そして今回のSN1006という3つの超新星残骸を観測しており、科学者がこれらの現象を取り巻く磁場の起源と過程をより完全に理解するのに役立っている。

科学者たちは、SN1006が他の2つの超新星残骸よりも分極していることを発見して驚いたが、3つすべてが爆発の中心から外側に向いた磁場を示した。研究者は IXPE データの調査を続けるにつれて、このような極端な物体で粒子がどのように加速するかについての理解の方向性を変えています。

コンパイルされたソース: ScitechDaily