通过结合钱德拉和IXPE的数据，天文学家正在更多地了解脉冲星如何向太空注入粒子并塑造其环境。x射线数据与智利暗能量相机的红外数据一起显示。年轻的脉冲星可以产生物质和反物质的喷流，远离脉冲星的两极，伴随着强烈的风，形成“脉冲星风星云”。这颗卫星被称为MSH 15-52，它的形状类似于人手，可以让我们深入了解这些物体是如何形成的。资料来源:x射线:NASA/CXC/斯坦福大学/R。Romani et al. (Chandra);美国国家航空航天局/所有(IXPE);红外:NASA /姓名/开瓶;图像处理:NASA/CXC/SAO/J。施密特
美国宇航局的钱德拉和IXPE望远镜揭开了“手”形脉冲星风星云MSH 15-52的磁性“骨骼”，为x射线偏振和磁场动力学提供了开创性的见解。钱德拉和IXPE的数据被用来研究脉冲星风星云MSH 15-52。脉冲星风星云是由死去的、坍缩的恒星吹来的高能粒子组成的星云。MSH 15-52以其类似人手的形状而闻名。IXPE对这一现象进行了大约17天的观察，这是该任务对单个物体观察时间最长的一次。
脉冲星的奇迹
具有强磁场的旋转中子星或脉冲星充当了极端物理学的实验室，提供了在地球上无法复制的高能条件。年轻的脉冲星可以产生物质和反物质的喷流，远离脉冲星的两极，伴随着强烈的风，形成“脉冲星风星云”。
发现“太空之手”
2001年，美国宇航局的钱德拉x射线天文台首次观测到脉冲星PSR B1509-58，并发现它的脉冲星风星云(称为MSH 15-52)类似于人手。脉冲星位于星云“手掌”的底部。现在钱德拉的MSH 15-52数据已经与美国宇航局最新的x射线望远镜，成像x射线偏振探测器(IXPE)的数据相结合，揭开了这个非凡结构的磁场“骨骼”。IXPE盯着MSH 15-52看了17天，这是自2021年12月发射以来观察单一物体时间最长的一次。
这是钱德拉x射线天文台对MSH 15-52的观测。它不包括IXPE x射线和红外观测，这些观测包括在文章顶部的合成图像中。资料来源:x射线:NASA/CXC/斯坦福大学/R。Romani et al. (Chandra);图像处理:NASA/CXC/SAO/J。施密特
解读合成图像
在一张新的合成图像中，钱德拉的数据显示为橙色(低能x射线)、绿色和蓝色(高能x射线)，而弥漫的紫色代表IXPE的观测结果。脉冲星位于手掌底部的明亮区域，手指伸向形成脉冲星的超新星遗迹周围的低能x射线云。该图像还包括来自暗能量相机平面调查(DECaPS2)第二次数据发布的红色和蓝色红外数据。
威廉R?ntgen为他妻子安娜·伯莎·路德维希的手拍摄的第一张医学x光片。来源:Wilhelm R?ntgen
x射线偏振和磁图
IXPE数据提供了“手”磁场的第一张地图。它揭示了由x射线源的磁场决定的x射线的电场方向的信息。这被称为“x射线偏振”。
另一张x射线图像(下图)显示了MSH 15-52的磁场图。在这幅图像中，短直线代表了IXPE偏振测量值，映射了局部磁场的方向。橙色的“条”表示最精确的测量，其次是青色和蓝色的条，表示不太精确的测量。复杂的场线沿着手的“手腕”、“手掌”和“手指”，可能有助于定义延伸的手指状结构。
MSH 15-52中的磁场图。线条表示IXPE偏振测量值，绘制局部磁场的方向。条纹的长度表示极化的量。资料来源:x射线:NASA/CXC/斯坦福大学/R。Romani et al. (Chandra);美国国家航空航天局/所有(IXPE);红外线的:NASA /姓名/开瓶;图像处理:NASA/CXC/SAO/J。施密特
磁场与极化
极化量——用棒材长度表示——非常高，达到了理论工作所期望的最大水平。要达到这种强度，磁场必须非常直和均匀，这意味着在脉冲星风星云的这些区域几乎没有湍流。
MSH 15-52的一个特别有趣的特征是从脉冲星指向图像底部“手腕”的明亮x射线喷流。新的IXPE数据显示，射流开始时的极化很低，可能是因为这是一个湍流区域，具有复杂的纠缠磁场，与高能粒子的产生有关。在喷流结束时，磁力线似乎变直，变得更加均匀，导致极化变得更大。
斯坦福大学的罗杰·罗曼尼及其合作者在2023年10月23日的《天体物理学杂志》上发表了一篇描述这些结果的论文。
参考文献:《极化宇宙之手:PSR B1509?58/MSH 15?52的IXPE观测》，作者:Roger W. Romani, Josephine Wong, Niccoló Di Lalla, Nicola Omodei, Xie Fei, c - y。Ng、Riccardo Ferrazzoli、Alessandro Di Marco、Niccoló Bucciantini、Maura Pilia、Patrick Slane、Martin C. Weisskopf、Simon Johnston、Marta Burgay、Deng Wei、Yang - jung、Zhang Shumeng、Lucio A. Antonelli、Matteo Bachetti、Luca Baldini、Wayne H. Baumgartner、Ronaldo Bellazzini、Stefano Bianchi、Stephen D. Bongiorno、Raffaella Bonino、Alessandro Brez、Fiamma Capitanio、Simone Castellano、Elisabetta Cavazzuti、陈建霆、Nicoló Cibrario、Stefano Ciprini、Enrico Costa、Alessandra De Rosa、埃托雷·德尔蒙特、劳拉·迪格苏、伊玛科拉塔·多纳鲁玛、维克多·多罗申科、迈克尔·多夫
IXPE是美国宇航局和意大利航天局与12个国家的伙伴和科学合作者之间的合作项目。IXPE由美国宇航局位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心领导。总部位于科罗拉多州布鲁姆菲尔德的鲍尔航空航天公司与位于博尔德的科罗拉多大学大气与空间物理实验室一起管理航天器的运行。
美国宇航局马歇尔太空飞行中心负责管理钱德拉项目。史密森天体物理天文台的钱德拉x射线中心控制着马萨诸塞州剑桥市的科学操作，以及马萨诸塞州伯灵顿市的飞行操作。
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希望本篇文章《宇宙寒意：美国宇航局x射线望远镜发现的神秘幽灵之手》能对你有所帮助！
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