Images NuSTAR de 3C 58 dans six bandes d'énergie. Les bandes d'énergie pour les images sont de 3 à 4,5 keV, 4,5-7 keV, 7–12 keV, 12-20 keV, 20-40 keV, et 40-60 keV de gauche à droite et de haut en bas. Les images sont lissées et les échelles sont ajustées pour avoir une valeur de 1 au maximum pour une meilleure lisibilité. Les contours blancs de Chandra sont superposés dans le panneau supérieur gauche pour référence. Crédit :An et al., 2019.
Analyse des nouvelles données d'observations aux rayons X à l'aide du vaisseau spatial NuSTAR de la NASA et des données d'archives de l'observatoire spatial à rayons X Chandra de l'agence, a donné plus d'informations sur la nature d'une nébuleuse du vent pulsar (PWN) nommée 3C 58. Résultats de l'analyse, présenté dans un article publié le 12 avril sur arXiv.org, pourrait également faire la lumière sur la distribution des particules dans la population de PWNe connus.
Les PWNe sont des nébuleuses alimentées par le vent d'un pulsar. Le vent du pulsar est composé de particules chargées et lorsqu'il entre en collision avec l'environnement du pulsar, en particulier avec les éjectas de supernova en expansion lente, il développe un PWN.
Les observations de PWNe ont montré que les particules dans ces objets perdent leur énergie au rayonnement et deviennent moins énergétiques avec la distance du pulsar central. En particulier, Études aux rayons X de PWNe, notamment en utilisant des spectres intégrés spatialement dans la bande des rayons X, ont le potentiel de découvrir des informations importantes sur le flux de particules dans ces nébuleuses.
Situé à environ 6, 500 à 10, 000 années-lumière de la Terre, 3C 58 est un jeune PWN avec une structure en tore-jet et propulsé par le pulsar de 65 millisecondes PSR J0205+6449. Alors que l'objet a été intensivement étudié dans la bande des rayons X mous (inférieurs à 8,0 keV) et que, par conséquent, son spectre de rayons X mous est bien modélisé, les astronomes souhaitent vérifier si le spectre s'étend jusqu'à la bande des rayons X durs au-dessus de 10 keV.
Afin de vérifier cela, un groupe de chercheurs dirigé par Hongjun An de l'Université nationale de Chungbuk à Cheongju, La Corée du Sud a utilisé le vaisseau spatial NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) pour effectuer une analyse spectrale de 3C 58 jusqu'à 20 keV. Ils ont également réanalysé les données de Chandra à des fins de comparaison avec les résultats de NuSTAR.
Les astronomes ont mesuré la morphologie dépendante de l'énergie, variation spatiale de l'indice spectral, et un spectre de rayons X à large bande spatialement intégré de 3C 58.
"Ces mesures sont utilisées pour déduire les propriétés de 3C 58 avec des scénarios de rayonnement synchrotron, ", ont écrit les chercheurs dans le journal.
Les résultats indiquent que la taille du 3C 58 diminue avec l'augmentation de l'énergie, Quel, selon les chercheurs est due à l'effet de combustion synchrotron. Les données montrent également que le spectre est plus doux dans les régions extérieures de ce PWN.
De plus, les chercheurs ont trouvé un indice d'une rupture spectrale dans le spectre des rayons X spatialement intégré et une rupture dans le profil radial de l'indice spectral de 3C 58.
"Le profil radial de l'indice spectral se brise à R 80, et le spectre de rayons X spatialement intégré de 3C 58 montre un soupçon d'une cassure spectrale à ≈ 25 keV, ", lit-on dans le journal.
Selon l'étude, la rupture du profil radial indique une énergie électronique maximale d'environ 200 TeV, ce qui est plus grand que précédemment estimé. En ce qui concerne la coupure spectrale, les données suggèrent une énergie électronique maximale d'environ 140 TeV pour une force de champ magnétique supposée de 80 G. En outre, la force du champ magnétique dans 3C 58 a été calculée entre 30 et 200 μG.
En tout, les astronomes ont conclu que leur étude pourrait faire progresser nos connaissances sur les modèles d'accélération et d'émission de PWNe. Ils ont noté que dans le cas de 3C 58, sa distribution d'énergie spectrale à large bande bien mesurée et l'éventuelle coupure des rayons X, ont le potentiel de fournir de nouvelles informations sur l'accélération et l'écoulement des particules dans PWNe.
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