Vesmírny teleskop NASA IXPE po prvý raz priamo zmeral magnetické pole pulzaru PSR J1101−6101, ktorý sa nachádza v útvare známom ako Lighthouse Nebula, teda „Majáková hmlovina“. Pozorovania potvrdili, že vysokoenergetické častice unikajú pozdĺž magnetických siločiar Galaxie a vytvárajú dlhé, úzke vlákno röntgenového žiarenia.
Snímka zobrazuje: NASA Space Telescope Maps Magnetic Fields of ‘Lighthouse’ Pulsar.
Pulzar je rýchlo rotujúca neutrónová hviezda so silným magnetickým poľom. PSR J1101−6101 sa otočí približne 16-krát za sekundu. Neutrónové hviezdy vznikajú ako zvyšné jadrá masívnych hviezd po skončení ich životného cyklu. Hoci majú viac hmoty než Slnko, ich hmota je stlačená do oblasti veľkosti mesta. Pre astronómov preto predstavujú prirodzené laboratóriá extrémnej fyziky.
Tím vedený vedcami zo Stanford University skúmal v júni 2025 Majákovú hmlovinu takmer 18 dní. IXPE sa zameral na dve úzke röntgenové štruktúry, ktoré vychádzajú z pulzaru. Dlhšia dostala označenie „filament“, teda vlákno, a kratšia sa označuje ako „trail“, čiže stopa.
Pulzar sa pohybuje cez plyn medzihviezdneho priestoru a jeho vysokoenergetické častice pri tom vytvárajú rázovú vlnu podobnú vlne pred rýchlo idúcou loďou. Väčšina častíc zostáva zachytená za touto vlnou a vytvára turbulentnú stopu. Vedci už od roku 2008 predpokladali, že častice s najvyššími energiami cez rázovú vlnu unikajú do medzihviezdneho priestoru. Tam sa pohybujú pozdĺž magnetických siločiar Galaxie a formujú dlhé vlákno hmloviny.
Rozhodujúcim dôkazom mala byť polarizácia röntgenového žiarenia. Polarizácia opisuje smer kmitania elektrického poľa svetla, pričom stupeň polarizácie vyjadruje, ako veľmi sú tieto kmity navzájom usporiadané. Keďže Majáková hmlovina je pomerne slabá, vedci museli použiť analytické postupy, ktoré využili všetky dostupné údaje bez zjednodušení obmedzujúcich množstvo informácií.
Analýza ukázala s viac než 99-percentnou istotou, že magnetické pole vo vlákne je rovnobežné so smerom pohybu častíc. Výsledok podporuje model, podľa ktorého častice unikajú pozdĺž magnetického poľa. Zároveň však nameraný vysoký stupeň polarizácie naznačuje menšiu turbulenciu, než predpokladajú niektoré modely vlákien.
Pozorovania priniesli aj ďalší rozdiel. Magnetické pole zodpovedné za röntgenové žiarenie je podľa IXPE rovnobežné so stopou, zatiaľ čo rádiové pozorovania ukazujú takmer presne kolmú orientáciu. Rozdiel medzi röntgenovým a rádiovým obrazom naznačuje, že častice s odlišnými energiami môžu obývať rôzne oblasti systému. Vedci preto uvažujú o viacerých, možno výrazne odlišných mechanizmoch urýchľovania častíc.
Polarizované svetlo nesie informáciu o usporiadaní magnetického poľa v oblasti, z ktorej žiarenie pochádza. Všeobecne platí, že čím sú kmity elektrického poľa lepšie zorientované, tým viac informácií môžu astronómovia získať o štruktúre prostredia.
Snímka zobrazuje: NASA Space Telescope Maps Magnetic Fields of ‘Lighthouse’ Pulsar.
V prípade Majákovej hmloviny bolo podstatné porovnať smer polarizácie s orientáciou dlhého vlákna. Ak sa oba smery zhodujú, podporuje to predstavu, že energetické častice prúdia pozdĺž magnetických siločiar. Práve takýto súlad IXPE v pozorovanom vlákne zaznamenal.
Ako vzniká stopa za pulzarom
Pulzar vysiela energetické častice do svojho okolia a pri pohybe medzihviezdnym plynom pred sebou vytvára rázovú vlnu. Tá mení spôsob, akým sa častice šíria, a časť z nich zostáva v priestore za pulzarom.
Snímka zobrazuje: Scientists have successfully measured the magnetic field of the Lighthouse pulsar’s nebula using NASA’s IXPE. Their measurements confirm the theory.
Tak vzniká stopa, ktorá je kratšia a dynamickejšia než dlhé vlákno. Ide o všeobecný obraz procesov spojených s pulzarmi; konkrétne vlastnosti jednotlivých systémov závisia od energie častíc, hustoty okolitého priestoru a usporiadania magnetického poľa.
Prečo sú neutrónové hviezdy dôležité pre astrofyziku
Neutrónové hviezdy sú mimoriadne kompaktné objekty. Veľké množstvo hmoty sústreďujú do priestoru porovnateľného s veľkosťou mesta, čo vytvára podmienky, ktoré sa na Zemi nedajú bežne napodobniť.
Snímka zobrazuje: Scientists have successfully measured the magnetic field of the Lighthouse pulsar’s nebula using NASA’s IXPE. Their measurements confirm the theory.
Pozorovanie ich magnetických polí preto pomáha testovať fyzikálne modely v extrémnom prostredí. Vedci môžu sledovať, ako sa častice urýchľujú, ako sa šíria a ako ich energia vytvára žiarenie v rôznych častiach elektromagnetického spektra.
Čo znamená rozdiel medzi röntgenovým a rádiovým obrazom
Röntgenové a rádiové žiarenie nevzniká nevyhnutne v úplne rovnakej oblasti. Vo všeobecnom zmysle môžu rôzne vlnové dĺžky odhaľovať častice s odlišnými energiami alebo odlišné časti jedného kozmického systému.
Snímka zobrazuje: NASA Space Telescope Maps Magnetic Fields of ‘Lighthouse’ Pulsar.
V Majákovej hmlovine IXPE ukázal magnetické pole rovnobežné so stopou, zatiaľ čo rádiové pozorovania naznačili takmer kolmý smer. Tento rozdiel je jedným z najdôležitejších výsledkov pozorovania, pretože poukazuje na zložitejšiu vnútornú štruktúru a na možnosť, že v systéme prebieha viac spôsobov urýchľovania častíc.
Čo zostáva nejasné
Pozorovania potvrdili smer magnetického poľa vo vlákne, no zároveň spochybnili predstavu o silnej turbulencii, s ktorou počítajú niektoré modely. Vysoká nameraná polarizácia naznačuje, že prostredie môže byť usporiadanejšie, než sa predpokladalo.
Snímka zobrazuje: NASA Space Telescope Maps Magnetic Fields of ‘Lighthouse’ Pulsar.
Rozpor medzi röntgenovou a rádiovou orientáciou tiež neponúka jedinú jednoduchú odpoveď. Z výsledkov vyplýva, že častice rôznych energií sa môžu pohybovať v odlišných oblastiach a podliehať rozdielnym procesom. Ďalšie pozorovania budú potrebné na určenie toho, ako presne tieto oblasti vznikajú a ako spolu súvisia.
Na poskytovanie tých najlepších skúseností používame technológie, ako sú súbory cookie na ukladanie a/alebo prístup k informáciám o zariadení. Súhlas s týmito technológiami nám umožní spracovávať údaje, ako je správanie pri prehliadaní alebo jedinečné ID na tejto stránke. Nesúhlas alebo odvolanie súhlasu môže nepriaznivo ovplyvniť určité vlastnosti a funkcie.
Funkčné
Vždy aktívny
Technické uloženie alebo prístup sú nevyhnutne potrebné na legitímny účel umožnenia použitia konkrétnej služby, ktorú si účastník alebo používateľ výslovne vyžiadal, alebo na jediný účel vykonania prenosu komunikácie cez elektronickú komunikačnú sieť.
Predvoľby
Technické uloženie alebo prístup je potrebný na legitímny účel ukladania preferencií, ktoré si účastník alebo používateľ nepožaduje.
Štatistiky
Technické úložisko alebo prístup, ktorý sa používa výlučne na štatistické účely.Technické úložisko alebo prístup, ktorý sa používa výlučne na anonymné štatistické účely. Bez predvolania, dobrovoľného plnenia zo strany vášho poskytovateľa internetových služieb alebo dodatočných záznamov od tretej strany, informácie uložené alebo získané len na tento účel sa zvyčajne nedajú použiť na vašu identifikáciu.
Marketing
Technické úložisko alebo prístup sú potrebné na vytvorenie používateľských profilov na odosielanie reklamy alebo sledovanie používateľa na webovej stránke alebo na viacerých webových stránkach na podobné marketingové účely.
