Здогад, який залишався без прямої перевірки майже два десятиліття, нарешті підтвердили. Частинки з найбільшою енергією, що вириваються з околиць залишку масивної зорі, справді рухаються вздовж ліній магнітного поля Галактики. Виявити це вдалося завдяки особливостям рентгенівського випромінювання.
Пульсар у туманності Маяк
Пульсар PSR J1101-6101 обертається 16 разів за секунду і мчить крізь міжзоряне середовище. Це щільний залишок ядра колишньої масивної зорі, стиснутий до розмірів великого міста.
Від нього тягнуться два вузькі утворення, помітні в рентгенівському діапазоні, різної довжини. Довше астрономи називають філаментом, коротше отримало назву слід.
Ударна хвиля попереду
Швидкий рух крізь газ міжзоряного простору породжує перед пульсаром ударний фронт, схожий на хвилю перед носом катера. Більшість заряджених частинок залишається в пастці позаду цієї межі й формує турбулентний слід.
Ще з 2008 року існувало припущення, що найенергійніші з них усе ж проривають ударний фронт назовні. Далі вони мали б текти вздовж силових ліній Галактики, витягуючись у довгу тонку нитку. Перевірити цю модель спостереженнями довго не вдавалося.
Вимірювання поляризації
Розв’язати задачу вдалося за допомогою орбітального рентгенівського поляриметра Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE). Прилад реєструє напрямок коливань електричного вектора у світлі, а за ним визначають орієнтацію магнітного поля в самому джерелі.
У червні 2025 року на туманність витратили майже 18 діб спостережень, за даними NASA. Об’єкт доволі тьмяний, тому команда під керівництвом Джека Дінсмора зі Стенфордського університету розробила методи аналізу, які задіюють кожен зафіксований фотон без спрощень.
До запуску IXPE наприкінці 2021 року рентгенівську поляриметрію понад чотири десятиліття майже не застосовували в астрономії, адже попередні надійні виміри такого типу зробили ще на апараті OSO-8 у 1970-х. За чотири роки роботи обсерваторії поляризацію виміряли вже для десятків космічних об’єктів, від чорних дір до залишків наднових.
Понад 99 відсотків упевненості
Обробка спостережень показала, що магнітне поле у філаменті спрямоване вздовж його осі, і надійність висновку перевищує 99 відсотків. Давнє припущення дістало пряме підтвердження, а статтю з результатами опублікував рецензований журнал The Astrophysical Journal.
Несподіванкою став сам ступінь поляризації, який виявився зависоким. Роджер Романі зі Стенфордського університету зазначає, що більшість моделей філаментів передбачає сильну турбулентність. Виміряні значення вказують на куди спокійніше середовище.
Дві картини в різних діапазонах
Рентгенівські спостереження показали, що магнітне поле в області, яка продукує рентгенівські промені, орієнтоване майже паралельно довгому сліду пульсара. Натомість радіоспостереження вказують на майже перпендикулярний напрямок поля.
Ніколо Буччантіні з Національного інституту астрофізики Італії вважає таку розбіжність доказом складної внутрішньої будови подібних систем. Найімовірніше, високоенергетичні електрони, які випромінюють рентгенівські промені, і менш енергетичні частинки, відповідальні за радіовипромінювання, займають різні області туманності. Це перше пряме свідчення того, що прискорення частинок відбувається не в одному місці й, імовірно, за різними фізичними механізмами.
