Satelit „Huiyan“ obnovuje záznam přímého měření nejsilnějšího magnetického pole ve vesmíru

14/07/2022 Tomáš Pokorný 4 min read 198 Zobrazení

Neutronové hvězdy jsou nebeská tělesa s nejsilnějšími magnetickými poli ve vesmíru a detekce cyklotronových absorpčních čar jejich rentgenového energetického spektra je jedinou metodou přímého měření povrchových magnetických polí neutronových hvězd, napsal server Čínské vesmírné akademie.

Nedávno tým družice “ Huiyan “ objevil v rentgenové dvojhvězdě neutronové hvězdy s číslem Swift J0243.6+6124 cyklotronovou absorpční čáru s energií až 146 keV, což odpovídá povrchovému magnetickému poli neutronové hvězdy přesahujícímu 1,6 . miliard Tesla. Po změření nejsilnějšího magnetického pole ve vesmíru o velikosti asi 1 miliardy Tesla byl světový rekord nejvyšší energetické cyklotronové absorpční čáry a přímé měření nejsilnějšího magnetického pole ve vesmíru opět výrazně obnoven.

Rentgenový binární systém neutronové hvězdy se skládá z neutronové hvězdy a její doprovodné hvězdy. Plyn doprovázející hvězdu padá na neutronovou hvězdu pod silným gravitačním působením neutronové hvězdy a vytváří kolem neutronové hvězdy vysokorychlostní rotující plynový disk, nazývaný akreční disk. Materiál na akrečním disku bude dopadat na povrch neutronové hvězdy podél magnetických siločar neutronové hvězdy a bude emitovat silné rentgenové záření, které s rotací neutronové hvězdy vytváří periodický rentgenový pulzní signál, takže tento typ nebeského tělesa se také nazývá „X“ paprskové akreční pulsary.

Pozorování zjistila, že tento typ nebeského tělesa bude mít v energetickém spektru rentgenového záření „prohnutou“ strukturu, která je způsobena tím, že fotony rentgenového záření jsou absorbovány rezonančním rozptylem elektronů vířících kolem v magnetickém poli, známém jako cyklotronová absorpční linka. Síla magnetického pole odpovídající energii na cyklotronové absorpční čáře je síla magnetického pole na povrchu neutronové hvězdy, což je v současnosti jediná metoda přímého měření síly magnetického pole v blízkosti povrchu neutronové hvězdy.

Ultrajasné rentgenové pulsary jsou speciální rentgenové akreční pulsary s neobvykle jasnou rentgenovou svítivostí. Již dříve byly nalezeny v mnoha galaxiích mimo Mléčnou dráhu. Astronomové spekulují, že jejich pulsary mají vysokou intenzitu magnetického pole, ale ne přímo je změřil.důkaz. Družice „Huiyan“ provedla podrobná pozorování v širokém energetickém pásmu explozi prvního ultrajasného rentgenového pulsaru v Mléčné dráze, Swift J0243.6+ 6124 standardní odchylka) nalezl cyklotronové absorpční čáry s tak vysokou energií jako 146 keV, což odpovídá povrchovému magnetickému poli neutronové hvězdy přesahujícímu 1,6 miliardy Tesla. Jde nejen o dosud nejvyšší rekord přímého měření magnetického pole kosmického nebeského tělesa, ale také o první přímé měření povrchového magnetického pole neutronové hvězdy v ultrajasném zdroji rentgenového záření.

Obecně se má za to, že povrchové magnetické pole neutronové hvězdy má složitou strukturu, včetně dipólového magnetického pole s velkým rozsahem rozšíření a vícepólového magnetického pole omezeného na povrch neutronové hvězdy. Dříve mohly různé nepřímé metody pouze odhadovat dipólové magnetické pole neutronových hvězd, které se rozprostírají dále. Satelit „Huiyan“ přímo změřil sílu povrchového magnetického pole Swift J0243.6+6124 , která je přibližně o řád vyšší než síla dipólového magnetického pole daná nepřímou metodou, což naznačuje, že odpovídá vícepólovému magnetickému poli v blízkosti povrchu neutronové hvězdy. Toto je první přímé pozorování, že neutronové hvězdy mají kromě bipolárního symetrického dipólového magnetického pole složitější strukturu asymetrického magnetického pole.

Výzkumnou práci dokončil především Institut fyziky vysokých energií Čínské akademie věd ve spolupráci s univerzitou v Tübingenu v Německu a nedávno byla publikována online v mezinárodním časopise The Astrophysical Journal Letters ( ApJL ). Odpovídajícími autory článku jsou Dr. Kong Lingda, výzkumník Zhang Shu a výzkumník Zhang Shuangnan z Institutu vysokých energií Čínské akademie věd.

Satelit „Huiyan“ je první čínskou rentgenovou astronomickou družicí. Nese tři vědecké užitečné zátěže a monitory vesmírného prostředí, vysokoenergetický rentgenový dalekohled, středně energetický rentgenový dalekohled a nízkoenergetický rentgenový dalekohled, s rozsahem pozorovací energie 1-250 keV. Ve srovnání se zahraničními rentgenovými družicemi má družice „Huiyan“ výhody širokého energetického dosahu pokrytí, největší efektivní oblast v oblasti vysokoenergetických rentgenových paprsků, vysoké časové rozlišení, malou mrtvou dobu detekce a žádnou akumulaci fotonů. Otevírá

nové okno pro pozorování černých děr, neutronových hvězd, tvrdých X -ray rychlých změn světla a výzkumu energetického spektra. V roce 2020 družice „Huiyan“ detekovala 90 keV cyklotronovou absorpční čáru v neutronové hvězdě s číslem GRO J1008-57, což odpovídá povrchovému magnetickému poli 1 miliardy Tesla, což byl světový rekord pro přímé měření kosmického magnetického pole při ten čas. Následně tým “ Smart Eye “ také detekoval cyklotronovou absorpční čáru asi 100 keV na energetickém spektru další neutronové hvězdy ( 1A 0535+262 ). Satelit „Huiyan“ dosáhl nejvyššího rekordu v měření energie absorpční čáry cyklotronu třikrát po sobě, což ukazuje jeho jedinečnou schopnost detekovat vysokoenergetické rentgenové energetické spektrum nebeských těles na světě.

Satelit „Huiyan“ byl poprvé navržen v roce 1993 Li Tibei, Wu Mei a dalšími z Institutu vysoké energie Čínské akademie věd. Start Měsíce. Institut vysoké energie, Čínská akademie věd je zodpovědný za družicové užitečné zatížení, systémy pozemních aplikací a vědecký výzkum. Pátá akademie letecké a kosmické vědy a technologické společnosti je celkovou satelitní jednotkou a Tsinghua University je společnou výzkumnou jednotkou pro družicové užitečné zatížení a pozemní aplikační systémy. Existují Národní vesmírné vědecké centrum Čínské akademie věd, Pekingská normální univerzita atd.

Satelit „Huiyan“ pozoroval základní frekvenci elektronovou cyklotronovou absorpční linii Swift J0243.6+6124, prvního ultrajasného zdroje rentgenového záření v Mléčné dráze, blízko 146 keV.

Umělecký snímek akrečního pulsaru pozorovaného satelitem „Huiyan“. Modrá struktura, která se táhne daleko, je dipólové magnetické pole a červená struktura poblíž neutronové hvězdy je vícepólové magnetické pole. V proložení energetického spektra bude klotoidní absorpční čára generovat absorpční strukturu při 146 keV Zbytek fitování je znázorněn na obrázku a barva představuje energii fotonu.

Zdroj: Čínská vesmírná akademie