تصویر رادیولوژی ناسا از استخوان‌های کهکشان!

ایسنا: تلسکوپ‌های پرتو ایکس ناسا «استخوان‌های» یک دست کیهانی شبح‌وار را آشکار کردند.

به نقل از ناسا، در سال ۱۸۹۵، ویلهلم رونتگن(Wilhelm Röntgen) پرتو ایکس را کشف کرد و از آن برای تصویربرداری از استخوان‌های دست همسرش استفاده کرد و ابزار تشخیصی متحول کننده‌ای را برای علم پزشکی توسعه داد.

اکنون دو تلسکوپ فضایی پرتو ایکس ناسا قدرت تصویربرداری خود را ادغام کرده‌اند تا «استخوان‌های» ‌میدان مغناطیسی یک ساختار دست‌شکل قابل توجه در فضا را نمایان کنند. این تلسکوپ‌ها همراه با هم رفتار یک ستاره مرده فروپاشیده را نشان می‌دهند که درون توده‌هایی از ذرات ماده پرانرژی و پادماده زندگی می‌کند.

حدود ۱۵۰۰ سال پیش، سوخت هسته‌ای یک ستاره غول پیکر در کهکشان ما تمام شد. وقتی این اتفاق افتاد، ستاره به درون خودش فرو ریخت و جسم بسیار متراکمی به نام ستاره نوترونی را تشکیل داد.

ستاره‌های نوترونی دوار با میدان‌های مغناطیسی قوی یا تپ‌اخترها، آزمایشگاه‌هایی را برای فیزیک شدید با شرایطی که نمی‌توان در زمین شبیه‌سازی کرد، فراهم می‌کنند. تپ‌اخترهای جوان می‌توانند فواره‌هایی از ماده و پادماده ایجاد کنند که همراه با باد شدید از قطب‌های تپ اختر دور می‌شوند و یک «سحابی باد تپ‌اختر» را تشکیل می‌دهند.

در سال ۲۰۰۱، رصدخانه پرتو ایکس چاندرا ناسا برای اولین بار تپ‌اختر «PSR B۱۵۰۹-۵۸» را مشاهده کرد و نشان داد که سحابی باد تپ اختری آن که MSH ۱۵-۵۲ نامیده می‌شود شبیه به دست انسان است.

تپ‌اختر در «کف دست» سحابی قرار دارد. MSH ۱۵-۵۲ در فاصله ۱۶ هزار سال نوری از زمین قرار دارد.

اکنون، جدیدترین تلسکوپ پرتو ایکس ناسا، کاوشگر تصویربرداری قطبش‌سنجی اشعه ایکس(IXPE)، MSH ۱۵-۵۲ را برای حدود ۱۷ روز رصد کرده است، که طولانی‌ترین زمانی است که از زمان پرتابش در ماه دسامبر ۲۰۲۱ به هرگونه شی واحدی نگاه کرده است.

راجر رومانی(Roger Romani) از دانشگاه استنفورد در کالیفرنیا که رهبری این مطالعه را بر عهده داشت، می‌گوید: داده‌های IXPE اولین نقشه میدان مغناطیسی در «دست» را به ما می‌دهد. ذرات باردار تولیدکننده اشعه ایکس در امتداد میدان مغناطیسی حرکت می‌کنند و شکل اصلی سحابی را تعیین می‌کنند، مانند استخوان‌هایی که در دست انسان این کار را انجام می‌دهند.

IXPE اطلاعاتی در مورد جهت‌گیری میدان الکتریکی پرتوهای‌ایکس ارائه می‌دهد که توسط منشا میدان مغناطیسی تعیین می‌شود.

به این کار پلاریزاسیون اشعه‌ایکس گفته می‌شود. در نواحی بزرگ MSH ۱۵-۵۲ میزان پلاریزاسیون به طور قابل توجهی بالا است و به حداکثر سطح مورد انتظار از نظر تئوری می‌رسد. برای دستیابی به این قدرت، میدان مغناطیسی باید بسیار مستقیم و یکنواخت باشد، به این معنی که تلاطم کمی در آن مناطق از سحابی باد تپ‌اختر وجود دارد.

جوزفین وونگ(Josephine Wong)، یکی از نویسندگان این مقاله، از استنفورد، می‌گوید: همه ما با اشعه ایکس به عنوان یک ابزار پزشکی تشخیصی برای انسان آشنا هستیم. در اینجا ما از اشعه ایکس به روشی متفاوت استفاده می‌کنیم و اطلاعاتی را آشکار می‌کنیم که در غیر این صورت از ما پنهان است.

یکی از ویژگی‌های جالب MSH ۱۵-۵۲ یک فوران پرتوایکس روشن است که از تپ اختر به سمت «مچ دست» در پایین تصویر هدایت می‌شود.

داده‌های جدید تلسکوپ IXPE نشان می‌دهد که قطبش در شروع فوران کم است، احتمالا به این دلیل که این یک منطقه متلاطم با میدان‌های مغناطیسی پیچیده و درهم مرتبط با تولید ذرات پر انرژی است. در پایان فوران، خطوط میدان مغناطیسی صاف و یکنواخت‌تر به نظر می‌رسند و باعث می‌شود که قطبش بسیار بزرگ‌تر شود.

این نتایج حاکی از آن است که ذرات در نواحی متلاطم پیچیده نزدیک تپ‌اختر در قاعده کف دست، افزایش انرژی داده و به سمت مناطقی که میدان مغناطیسی در امتداد مچ، انگشتان و شست یکنواخت است، جریان می‌یابند.

نیکولو دیلالا( Niccolò Di Lalla)، یکی از نویسندگان این مطالعه از استنفورد می‌گوید: ما تاریخچه ماده فوق پرانرژی و ذرات پادماده در اطراف تپ‌اختر را کشف کرده‌ایم. این به ما می‌آموزد که چگونه تپ اخترها می‌توانند به عنوان شتاب دهنده ذرات عمل کنند.

IXPE یک همکاری بین ناسا و آژانس فضایی ایتالیا با شرکا و همکاران علمی در ۱۲ کشور است و توسط مرکز فضایی مارشال ناسا مدیریت می‌شود. برنامه چاندرا نیز تحت مدیریت این مرکز است.

این نتایج در مقاله جدیدی در مجله Astrophysical منتشر شده است.