В туманности Vela X нашли нити с упорядоченным магнитным полем

Пульсар Вела: его «Кокон» оказался сложнее, чем ожидалось. Почему это важно

Международная группа астрономов сделала то, что редко удаётся даже в современной радиоастрономии — заглянула внутрь туманности пульсарного ветра Vela X. С помощью Австралийской компактной антенной решётки (ATCA) учёные получили детальные изображения так называемого «Кокона». Это вытянутое образование, простирающееся от пульсара на юго-юго-запад. И вот что они увидели: крупные изогнутые нити, а внутри них — мелкомасштабные завихрения неправильной формы.

Раньше таких деталей не было. Теперь есть. И это меняет картину.

Что такое Vela X и почему о ней стоит знать

Пульсар Вела (PSR B0833−45) — одна из ближайших к нам нейтронных звёзд. Расстояние до него — примерно 290 парсеков (около 950 световых лет). Он вращается с бешеной скоростью: один оборот за 89 миллисекунд. Возраст системы — около 11 тысяч лет. Это молодой и активный объект.

Когда пульсар испускает потоки заряженных частиц, они разгоняются почти до скорости света и формируют вокруг него облако — туманность пульсарного ветра. Часть этого вещества вытягивается в узкую структуру. Её и назвали «Коконом». Раньше считалось, что это просто коллимированный джет. Новые снимки показали: внутри кипит настоящая турбулентность.

Что удалось разглядеть на новых снимках

Радиоизображения ATCA впервые выявили нитевидную структуру «Кокона». Эти нити — не случайные. Поляризация радиоизлучения показала: магнитное поле вдоль них строго упорядочено. Это большая редкость. Обычно турбулентные потоки плазмы хаотичны, а здесь — чёткая ориентация.

Внутри нитей обнаружили мелкие завихрения — признаки интенсивной турбулентности. Представьте реку, которая течёт в жёстком русле, но на поверхности постоянно возникают водовороты. Примерно так выглядит плазма в «Коконе».

«Каждая нить в «Коконе» — это след, оставленный взаимодействием экстремальных энергий, доступных только во Вселенной. Мы видим, как магнитное поле удерживает и направляет поток частиц.»

Ещё одна загадка — пространственное расхождение радио- и рентгеновского излучения. В типичных туманностях пульсарного ветра оба диапазона перекрываются. Здесь — нет. Зоны, где светят рентгеновские фотоны, не совпадают с радиообластями. Это указывает на сложную внутреннюю структуру.

Как мог образоваться «Кокон»: версия с обратной ударной волной

Астрономы предложили модель, которая всё объясняет. Когда взрывается сверхновая, её оболочка расширяется и встречает межзвёздную среду. На границе возникает ударная волна. Но часть этой волны отражается и идёт обратно — внутрь остатка. Эта обратная ударная волна деформирует туманность пульсарного ветра и вытягивает часть вещества в «Кокон».

Обнаруженные нити и завихрения — прямое подтверждение такой модели. Турбулентность возникает именно в местах, где обратная волна «сминает» плазму. Теперь осталось измерить напряжённость магнитного поля в нитях. Это следующий шаг.

Личное наблюдение автора

Недавно я заметил, что новости о космосе часто проходят мимо большинства людей. А ведь такие открытия — не абстракция. Они показывают, как работают самые мощные ускорители частиц в природе. Пульсар Вела — естественная лаборатория, где разгоняются атомные ядра до энергий, недоступных ни одному коллайдеру на Земле. Понимание этих процессов может однажды пролить свет на происхождение космических лучей.

Как астрономы измеряют магнитные поля в космосе (микро-инструкция)

Способ простой и изящный. Радиоволны, проходя через плазму с магнитным полем, меняют свою поляризацию — это эффект Фарадея. По степени поворота плоскости поляризации и по её частоте можно рассчитать силу и направление магнитного поля. В случае «Кокона» поляризация оказалась высокой и упорядоченной. Значит, магнитное поле играет ключевую роль в его структуре.

Как это работает по шагам:

• Регистрируется радиоизлучение объекта на разных частотах.
• Измеряется угол поворота поляризации.
• Учитывается расстояние и плотность плазмы.
• Вычисляется напряжённость магнитного поля вдоль луча зрения.

В ближайшее время учёные планируют прямые измерения напряжённости поля в нитях. Это окончательно подтвердит или опровергнет модель.

Сравнение Vela X с другими туманностями пульсарного ветра

Из таблицы видно: Vela X — уникальная лаборатория для изучения турбулентности и взаимодействия ударных волн. Крабовидная туманность ближе по яркости, но моложе и менее «развита».

Пять вещей, которые открыли новые снимки ATCA

• Впервые разглядели изогнутые нити в «Коконе».
• Зафиксировали упорядоченное магнитное поле вдоль нитей.
• Обнаружили мелкомасштабные турбулентные завихрения.
• Подтвердили расхождение радиодиапазона с рентгеновским.
• Снабдили модель обратной ударной волны наблюдательными доказательствами.

Резюме от автора

«Кокон» пульсара Вела оказался не просто струёй частиц, а сложной динамической структурой с собственной «погодой». Нити, турбулентность, магнитное поле — всё это даёт ключи к пониманию того, как нейтронные звёзды разгоняют материю до невообразимых скоростей. Следующие наблюдения обещают ещё больше. А пока — советую запомнить название Vela X. Скоро о нём заговорят чаще.