Das IXPE-Teleskop (Imaging X-ray Polarization Explorer) der NASA hat das erste polarisierte Röntgenbild des Supernova-Überrests SN1006 aufgenommen. Die neuen Ergebnisse erweitern das Verständnis der Wissenschaftler über die Beziehung zwischen Magnetfeldern und den Strömen energiereicher Teilchen, die von explodierenden Sternen erzeugt werden.

Dieses neue Bild des Supernova-Überrests SN1006 kombiniert Daten des Imaging X-ray Polarization Explorer der NASA und des Chandra-Röntgenobservatoriums der NASA. Die roten, grünen und blauen Elemente spiegeln die von Chandra entdeckten Röntgenstrahlen niedriger, mittlerer und hoher Energie wider. In der oberen linken Ecke sind in Lila die IXPE-Daten dargestellt, die die Polarisation des Röntgenlichts messen, zusammen mit Linien, die die Auswärtsbewegung des Magnetfelds des Überrestes darstellen. Quelle: Röntgen: NASA/CXC/SAO (Chandra); NASA/MSFC/Nanjing University/P.Zhou et al. (IXPE); IR: NASA/JPL/CalTech/Spitzer; Bildverarbeitung: NASA/CXC/SAO/J.Schmidt

„Magnetfelder sind extrem schwer zu messen, aber IXPE bietet uns eine effektive Möglichkeit, sie zu erkennen“, sagte Dr. Zhou Ping, Astrophysiker an der Universität Nanjing und Hauptautor eines neuen Artikels, der im Astrophysical Journal veröffentlicht wurde. „Wir können jetzt sehen, dass das Magnetfeld von SN1006 turbulent ist, aber auch organisierte Richtungen aufweist.“

SN1006 befindet sich im Sternbild Wolfszahn, etwa 6.500 Lichtjahre von der Erde entfernt. Es ist der Überrest nach einer gewaltigen Explosion. Diese Explosion könnte bei der Verschmelzung zweier Weißer Zwerge aufgetreten sein, oder es könnte sich um einen Weißen Zwerg gehandelt haben, der zu viel Masse von einem Begleitstern absorbiert hat. Ursprünglich im Frühjahr 1006 n. Chr. von Beobachtern aus China, Japan, Europa und der arabischen Welt entdeckt, war sein Licht mindestens drei Jahre lang mit bloßem Auge sichtbar. Moderne Astronomen halten es immer noch für das hellste Sternereignis, das jemals aufgezeichnet wurde.

Seit Beginn moderner Beobachtungen haben Forscher die seltsame Doppelstruktur dieses Überrestes entdeckt, die sich deutlich von anderen runden Supernova-Überresten unterscheidet. Es kann auch helle „Glieder“ oder Kanten in Röntgen- und Gammastrahlenbändern identifizieren.

„Da IXPE Röntgenpolarisationsempfindlichkeit mit der Fähigkeit kombiniert, Emissionsregionen räumlich aufzulösen, eignen sich nahe röntgenhelle Supernova-Überreste wie SN1006 gut für IXPE-Messungen“, sagte Douglas Swartz, Forscher der Universities Space Research Association am Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama. „Diese kombinierte Fähigkeit ist entscheidend für die Lokalisierung von Beschleunigungspunkten der kosmischen Strahlung.“

Frühere Röntgenbeobachtungen von SN1006 zeigten zum ersten Mal, dass Supernova-Überreste Elektronen radikal beschleunigen können, und trugen dazu bei, den schnell expandierenden Nebel um den explodierenden Stern als Geburtsort hochenergetischer kosmischer Strahlung zu identifizieren, die sich nahezu mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten kann.

Wissenschaftler spekulieren, dass die einzigartige Struktur von SN1006 mit der Richtung seines Magnetfelds zusammenhängt, und schließen daraus, dass die Supernova-Explosionswellen in Nordost- und Südwestrichtung mit der Richtung des Magnetfelds übereinstimmen und hochenergetische Teilchen effektiver beschleunigen können.

Dr. Yang Yizhong, Mitautor des Papiers und Hochenergie-Astrophysiker an der Universität Hongkong, sagte, dass die neuen Erkenntnisse von IXPE dazu beitragen können, diese Theorien zu überprüfen und zu klären.

Dr. Yang sagte: „Die Polarisationseigenschaften, die wir durch Spektropolarisationsanalyse erhalten haben, stimmen gut mit Ergebnissen anderer Methoden und Röntgenobservatorien überein, was die Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit von IXPE unterstreicht. Zum ersten Mal sind wir in der Lage, die Magnetfeldstruktur eines Supernova-Überrests bei höheren Energien detaillierter und präziser abzubilden – was uns ermöglicht, die Prozesse, die die Beschleunigung dieser Teilchen antreiben, besser zu verstehen.“

Die Forscher sagen, dass die Ergebnisse einen Zusammenhang zwischen Magnetfeldern und dem Ausfluss energiereicher Teilchen aus dem Überrest belegen. Den Erkenntnissen von IXPE zufolge ist das Magnetfeld in der Hülle von SN1006 etwas unorganisiert, hat aber immer noch eine Vorzugsrichtung. Während die Stoßwelle der ursprünglichen Explosion das umgebende Gas durchdringt, richtet sich das Magnetfeld nach der Bewegung der Stoßwelle. Die geladenen Teilchen werden vom Magnetfeld rund um den Explosionsort eingefangen und beschleunigen dort schnell. Diese beschleunigten hochenergetischen Teilchen übertragen wiederum Energie und halten das Magnetfeld stark und turbulent.

Seit seinem Start im Dezember 2021 hat IXPE drei Supernova-Überreste beobachtet – Cassiopeia A, Tycho und jetzt SN1006 – und so Wissenschaftlern dabei geholfen, die Ursprünge und Prozesse der diese Phänomene umgebenden Magnetfelder besser zu verstehen.

Die Wissenschaftler waren überrascht, als sie feststellten, dass SN1006 stärker polarisiert war als die anderen beiden Supernova-Überreste, aber alle drei zeigten Magnetfelder, die vom Zentrum der Explosion nach außen gerichtet waren. Während Forscher die IXPE-Daten weiter erforschen, richten sie ihr Verständnis darüber, wie sich Teilchen in extremen Objekten wie diesen beschleunigen, neu aus.

Zusammengestellte Quelle: ScitechDaily