Unter Verwendung des Chandra-Röntgenobservatoriums der NASA und des Australia Telescope Compact Array (ATCA) haben Astronomen einen Pulsarwindnebel untersucht, der als „die Gans“ bezeichnet wird und von einem jungen Pulsar namens PSR J1016–5857 angetrieben wird. Die Ergebnisse der Studie, die am 27. April auf dem Preprint-Server arXiv veröffentlicht wurden, liefern wichtige Einblicke in die Natur dieses Nebels.
Pulsarwindnebel (PWNe) sind Nebel, die vom Wind eines Pulsars angetrieben werden. Pulsarwind besteht aus geladenen Teilchen; Wenn es mit der Umgebung des Pulsars kollidiert, insbesondere mit den sich langsam ausdehnenden Supernova-Auswurfmassen, entwickelt es ein PWN.
Partikel in PWNe verlieren ihre Energie durch Strahlung und werden mit zunehmender Entfernung vom zentralen Pulsar energieärmer. Multiwellenlängenstudien dieser Objekte, einschließlich Röntgenbeobachtungen, insbesondere unter Verwendung räumlich integrierter Spektren im Röntgenband, haben das Potenzial, wichtige Informationen über den Partikelfluss in diesen Nebeln aufzudecken. Dies könnte wichtige Einblicke in die Natur von PWNe im Allgemeinen liefern.
In einer Entfernung von etwa 11.500 Lichtjahren ist PSR J1016–5857 (oder J1016) ein junger und energiegeladener Pulsar mit einer Rotationsperiode von etwa 107 Millisekunden. Das charakteristische Alter des Pulsars wird auf 21.000 Jahre geschätzt, während seine Spin-down-Leistung auf etwa 2,6 Zehntel erg/s gemessen wurde.
Beobachtungen von J1016 haben das Vorhandensein eines PWN mit einer eigentümlichen Form offenbart, die etwas der einer Gans im Flug ähnelt. Radiobilder zeigen, dass sich der Pulsar am „Kopf“ dieses „Gänse-PWN“ befindet, und zwar mit einer merklichen Krümmung im „Hals“. Um mehr Licht in die Eigenschaften dieses eigentümlichen PWN zu bringen, beschloss eine Gruppe von Astronomen unter der Leitung von Noel Klingler vom Goddard Space Flight Center der NASA, dieses Objekt mit Chandra und ACTA zu untersuchen.
Die röntgenspektroskopischen Beobachtungen des Schweifs von J1016 und seiner Umgebung zeigten das Vorhandensein von thermisch emittierendem Plasma im Pulsarfeld. Dieser Befund, zusammen mit der Existenz nahegelegener Funkstrukturen, legt nahe, dass sich J1016 immer noch in seinem Vorläufer-Supernova-Überrest (SNR) befindet. Die Grenzen dieses SNR sind jedoch immer noch nicht vollständig eingeschränkt.
Die Studie ergab, dass die Eigenbewegung von J1016 28,8 mas pro Jahr beträgt (bei einem Positionswinkel von 198 Grad östlich von Nord), was einer projizierten Geschwindigkeit auf einem Niveau von 440 km/s entspricht. Im Allgemeinen zeigen die Bilder, dass die Richtung der Eigenbewegung mit der Form des PWN und der Richtung des Schwanzes übereinstimmt.
Darüber hinaus fanden die Forscher heraus, dass der Schweif von J1016 bei größeren Entfernungen in Röntgenstrahlen schwächer wird, die Radioemission jedoch heller wird. Schließlich biegt sich dieser Schwanz abrupt und scheint sich mit einer größeren Funkstruktur (möglicherweise dem Goose PWN) zu verbinden. Die Autoren des Papiers vermuten, dass dies auf eine Wechselwirkung mit dem Umkehrschock im Inneren des Supernova-Überrests des PWN zurückzuführen ist.
Es wurde auch festgestellt, dass das PWN-Spektrum mit zunehmender Entfernung vom Pulsar weicher wird. Die Astronomen kamen zu dem Schluss, dass ein solches Verhalten durch das schnelle Abbrennen des Synchrotrons verursacht werden könnte.
Noel Klingler et al., „The Goose“ Pulsar Wind Nebula of PSR J1016–5857: The Birth of a Plerion. arXiv:2204.13167v1 [astro-ph.HE], arxiv.org/abs/2204.13167
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