Nouvelles observations de rayons X polarisés de la Nébuleuse du Crabe et du Pulsar, publié aujourd'hui dans Rapports scientifiques , peut aider à expliquer les poussées soudaines de l'intensité des rayons X du crabe, ainsi que de fournir de nouvelles données pour modéliser – et comprendre – la nébuleuse.

Depuis qu'il a été observé pour la première fois il y a un peu plus de mille ans, la nébuleuse du Crabe a été étudiée par des générations d'astronomes. Pourtant, de nouvelles observations de chercheurs suédois montrent que ce "phare cosmique" n'a pas encore livré tous ses secrets.

Les observations des chercheurs sur les rayons X polarisés de la nébuleuse du Crabe et de Pulsar, publié aujourd'hui dans Rapports scientifiques , peut aider à expliquer les poussées soudaines de l'intensité des rayons X du crabe, ainsi que de fournir de nouvelles données pour modéliser – et comprendre – la nébuleuse.

La polarisation des rayons X du crabe révèle comment et où ils sont produits dans l'environnement extrême de la nébuleuse, dit Mark Pearce, Professeur de physique au KTH Royal Institute of Technology et auteur principal de l'étude.

"Nos mesures indiquent que les rayons X proviennent d'une région organisée au voisinage du pulsar au centre de la nébuleuse, " dit Pearce. " Les électrons qui tournent autour des lignes de champ magnétique dans cette région produisent les rayons X. Les mesures sont faites dans une gamme d'énergie inexplorée, ils fournissent donc de nouvelles informations qui aideront à résoudre le casse-tête de la génération d'un rayonnement à haute énergie."

En 1054 de notre ère, Les astronomes chinois ont enregistré l'apparition d'une nouvelle étoile brillante dans le ciel - un événement que nous appelons maintenant une supernova, ou étoile explosive. La conséquence de cet événement cataclysmique était une étoile à neutrons en rotation rapide :le pulsar du Crabe, à peine 15 km de diamètre mais avec une masse égale au Soleil de notre système solaire, entouré d'une nébuleuse en expansion de particules et de rayonnement.

Les étoiles à neutrons sont une sorte de soleil zombie ultra-dense qui se forme lorsqu'une étoile épuise son carburant et s'effondre sur elle-même en raison de la force de sa propre gravité. S'ils étaient plus denses, ce seraient des trous noirs.

Pearce dit que si la détection des rayons X du crabe est une activité courante pour les satellites de recherche, examiner la polarisation de ces émissions, c'est-à-dire le plan dans lequel oscillent les ondes de rayonnement est un nouveau territoire.

"Les étoiles à neutrons sont des objets fascinants, " Pearce dit. "Le pulsar du crabe tourne autour d'un axe 30 fois par seconde produisant des flashs de rayons X - une sorte de phare cosmique. Les rayons X proviennent de l'accélération des électrons dans des champs magnétiques intenses (10 000 milliards de fois plus forts que le champ magnétique terrestre), jusqu'à des énergies généralement cent fois supérieures à celles pouvant être obtenues à l'accélérateur LHC. »

Dans l'article publié dans Rapports scientifiques le 10 août 2017, un nouvel éclairage est apporté sur le pulsar grâce à de nouvelles mesures effectuées par un télescope embarqué sur ballon, PoGO+ ("PoGO plus"), a volé au sommet de l'atmosphère à l'été 2016.

Tout comme la lumière visible ou les ondes radio, Les rayons X sont électromagnétiques et ils peuvent être polarisés, ou en d'autres termes, le champ électrique peut osciller dans un plan spécifique. D'habitude, la polarisation ne peut pas être mesurée par des télescopes à rayons X, donc les chercheurs passent à côté de certaines des informations portées par ces messagers à rayons X, dit Pearce. La mission PoGO+ a été développée spécifiquement pour mesurer la polarisation des rayons X du Crabe et d'autres corps célestes, dans le but d'ouvrir une nouvelle fenêtre d'observation sur ces objets.

Étant donné que les rayons X sont facilement absorbés par l'atmosphère terrestre, les observations doivent avoir lieu haut dans la stratosphère. Aux premières heures du 12 juillet 2016, un énorme, Un ballon à l'hélium de 1,1 million de mètres cubes transportant un télescope spécialement construit a été largué du Centre spatial SSC Esrange, près de Kiruna dans le nord de la Suède, faire juste ça.

Les mesures PoGO sont les premières réalisées dans la bande dite « rayons X durs », couvrant la gamme d'énergie 20-160 keV, et fournir de nouvelles données pour la modélisation du crabe. Les résultats des missions PoGO sont les premiers d'une mission dédiée à la polarimétrie aux rayons X depuis plus de 40 ans. PoGO+ révèle qu'une fraction relativement élevée, 21 pour cent, des rayons X du crabe sont polarisés même si les observations englobaient à la fois le pulsar et la nébuleuse topologiquement complexe.

Pearce dit que cela indique que les rayons X proviennent d'une région compacte avec un champ magnétique bien ordonné. "L'angle du plan de polarisation est aligné sur l'axe de rotation du pulsar, comme prévu pour les électrons qui génèrent des rayons X par des processus synchrotron alors qu'ils sont piégés dans des trajectoires toroïdales autour du pulsar, " dit-il. " En déterminant avec précision l'heure d'arrivée des rayons X, PoGO+ a pu faire la distinction entre les rayons X qui proviennent de la nébuleuse et du pulsar."

L'émission globale s'est avérée être dominée par la nébuleuse. La comparaison de l'angle de polarisation de la nébuleuse mesuré avec celui mesuré aux longueurs d'onde optiques indique également que le site d'émission est associé au tore - une structure lumineuse en forme de beignet dans la partie interne de la nébuleuse. Pearce dit que l'angle de polarisation inférieur observé pour le pulsar est conforme aux résultats aux longueurs d'onde optiques - une confirmation importante que ces mesures plus simples sont une approximation raisonnable pour les modèles à rayons X. Les résultats de polarisation PoGO+ sont compatibles avec ceux obtenus dans 2013 du PoGOLite Pathfinder.

La cohérence entre ces résultats peut aider à élucider la cause des augmentations soudaines de l'intensité des rayons X du crabe qui ont été récemment observées. De telles éruptions étaient inattendues pour un objet qui a longtemps été considéré comme une bougie céleste standard pour les rayons X.