Mit verschiedenen Weltraumteleskopen haben Astronomen Röntgenbeobachtungen eines Radiopulsars durchgeführt, der als PSR J1420-6048 bekannt ist. Ergebnisse der Beobachtungskampagne, veröffentlicht am 27. Januar auf der arXiv Pre-Print-Server mehr Licht auf die Natur dieser Quelle und ihres Pulsarwindnebels werfen.
Pulsare sind stark magnetisierte, rotierende Neutronensterne, die einen Strahl elektromagnetischer Strahlung aussenden. Sie werden normalerweise in Form von kurzen Funkausbrüchen erkannt; Einige von ihnen werden jedoch auch mit optischen, Röntgen- und Gammastrahlenteleskopen beobachtet.
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 18.200 Lichtjahren ist PSR J1420−6048 ein Radiopulsar in der sogenannten Kookaburra-Region – einem Komplex kompakter und ausgedehnter Radio-/Röntgenquellen entlang der galaktischen Ebene. Der Pulsar hat ein charakteristisches Alter von 13.000 Jahren und eine hohe Spin-Down-Leuchtkraft von etwa 10 Undezillionen erg/s.
PSR J1420−6048 zeigt Radiopulsationen mit einer Periode von 68 Millisekunden, was seine Verbindung mit einem Pulsarwindnebel bestätigt, der im Radio- und Röntgenband mit der Bezeichnung K3 entdeckt wurde. Das PWN hat ein Röntgenspektrum mit einem Photonenindex von etwa 2,0, das mit zunehmender Entfernung vom Pulsar weicher wird.
Angesichts der Tatsache, dass noch sehr wenig über PSR J1420-6048 und das umgebende PWN bekannt ist, beschloss ein Team von Astronomen unter der Leitung von Jaegeun Park der Chungbuk National University in Cheongju, Südkorea, diese Objekte mit Chandra, XMM-Newton und dem NuSTAR-Raum zu untersuchen Observatorien.
Anhand der Breitband-Röntgendaten gelang es den Forschern, die Emissionseigenschaften von PSR J1420−6048 und K3 zu charakterisieren. Sie fanden heraus, dass das Röntgenpulsprofil des Pulsars eine scharfe Spitze und eine breite Erhebung aufweist, die um etwa 0,5 in der Phase getrennt sind. Die Astronomen fanden auch einen Hinweis auf eine spektrale Aufweichung mit zunehmender Entfernung von PSR J1420−6048, was mit den bisherigen Messungen der spektralen Aufweichung im K3 PWN übereinstimmt.
Bei K3 konnte das Team seine Unterstrukturen identifizieren: zwei Knoten, eine Torus-Jet-Struktur und großflächige Schweife, die sich in nordwestlicher Richtung erstrecken. Weiters wurde im Süden ein heller diffuser Emissionsbereich gefunden.
Laut den Autoren der Veröffentlichung deuten die Ergebnisse darauf hin, dass im Fall von K3 Partikel auf sehr hohe Energie (etwa 1 PeV) beschleunigt werden, das nebulare Magnetfeld schwach ist und dass die Partikel hauptsächlich durch Advektion im PWN transportiert werden .
„Unsere detaillierte Untersuchung des PWN könnte auf (1) einen durch Advektion dominierten Partikeltransport, (2) eine geringe Magnetfeldstärke (B ∼ 5 µG) und (3) eine Elektronenbeschleunigung auf ∼PeV-Energien hindeuten“, schlossen die Wissenschaftler .
Mehr Informationen:
Jaegeun Park et al., Röntgenuntersuchungen des Pulsars PSR J1420-6048 und seines TeV-Pulsarwindnebels in der Kookaburra-Region, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2301.11549
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