Mgławica IC 443 i jej gwiazda neutronowa

To wspaniałe zdjęcie mgławicy IC 443 zostało wykonane przez satelitę Chandra 12 stycznia 2005 roku, a następnie opublikowane w Internecie 01 czerwca 2006 roku.

Jest to obraz kompozytowy.

Długość fali	rentgenowska	radiowa	widzialna
Oddano kolorem	niebieskim	zielonym	czerwonym

Ta mgławica, pozostałość po supernowej, znajdująca się około 5000 lat świetlnych od Układu Słonecznego, prezentuje zaskakujące osobliwości:

1. Pojawia się w postaci turbulentnego i rozszerzającego się bąbla gazu emitującego w świetle widzialnym, rentgenowskim, a także radiowym.
2. Wewnątrz znajduje się gwiazda neutronowa, co byłoby powszechne, z wyjątkiem tego, że obiekt ten jest całkowicie poza centrum. Można to wyjaśnić, jeśli ma on określoną prędkość nabytą podczas lub po początkowym wydarzeniu powodującym powstanie tej supernowej. W tej hipotezie powinniśmy znaleźć na obrazie mgławicy wyraźne ślady ruchu gwiazdy neutronowej. Ale tak nie jest.
3. Z gwiazdy neutronowej zdaje się wychodzić skupiony dżet.
4. Wydaje się, że niektórzy astronomowie ujawnili istnienie pulsara.

Sugerujemy zbadanie tych osobliwości.

Powiększenie gwiazdy neutronowej J0617 i otaczających ją regionów.

1. Gwiazda neutronowa znajduje się w obszarze turbulencji. Emituje w lewą stronę skupiony, niemal prostoliniowy strumień, widoczny w promieniach X (niebieski).
2. Wydaje się również wyrzucać w prawą stronę turbulentny pióropusz materii wykrywany w promieniowaniu widzialnym. (Czerwony).

Czy są to iluzje spowodowane szczególną konfiguracją geometryczną tych obiektów?

1. Dla pewności dokonujemy cyfrowej obróbki tego obrazu. Skolimowany strumień jest wtedy doskonale potwierdzony.
2. Turbulentny pióropusz został nie tylko potwierdzony, ale zdajemy sobie sprawę, że wydaje się on pochodzić bezpośrednio z gwiazdy neutronowej.
3. Wydaje się, że jest też pióropusz po lewej stronie. Ale nic na tych zdjęciach nie pozwala połączyć go bezpośrednio z dżetem lub gwiazdą neutronową.

Zdjęcie rentgenowskie gwiazdy neutronowej wydaje się pokazywać, że gwiazda ta jest w rzeczywistości obiektem podwójnym.
Czy jest to spowodowane artefaktem kamery Chandry?

Obraz złożony (powiększenie), powyżej, wydaje się potwierdzać, że jest to naprawdę układ podwójny.
W rzeczywistości to, co początkowo uważaliśmy za prostą gwiazdę neutronową, okazuje się być bardzo złożonym układem.

Ustalmy plan, aby ułatwić analizę. Obserwujemy, że:

Obiekt	Uwagi
A	Obiekt ten pojawił się dzięki powiększeniu.
B+B’	Gwiazda neutronowa jest wyraźnie podwójna.
C	Czy ten obiekt jest częścią systemu?
D	Obiekt ten wydaje się być połączony z B+B’ za pomocą włókna.
Most materii	Ten most materii znajdujący się wewnątrz elipsy, zaznaczony na schemacie kolorem czerwonym, wydaje się łączyć B+B’ z A.
Bąbel gazu	Pojawia się w promieniowaniu rentgenowskim i falach radiowych. Obejmuje cały system (elipsa w przerywanych liniach na schemacie).
Obłok	Otoczony na diagramie niebieskimi przerywanymi liniami, wydaje się pochodzić z B+B’.
Strumień	A teraz niespodzianka, strumień nie powstaje z B+B’, ale bardzo wyraźnie z obiektu A. Co więcej, ten strumień, jeśli jest skolimowany, ma ciekawe cechy, takie jak niewytłumaczalne przerwy i zakrzywienie.
Fala udarowa	W osi mostu materii wyrastającego z B+B’, w pobliżu A, zdaje się znajdować fala uderzeniowa (zaznaczona na rysunku wycinkiem okręgu).

Pytania:

1. Który z tych obiektów: A, B, B’ jest gwiazdą neutronową?
2. Który z tych obiektów może być pulsarem?
3. Czy wszystkie te obiekty są gwiazdami neuronowymi, a może nawet pulsarami?
4. Jaka jest prawdziwa natura fali uderzeniowej?

Teraz możemy stworzyć pierwszy szkic dynamiki gazu (plazmy?) w tym układzie.

Obiekty	Uwagi i hipotezy
Most materii	Wychodząc z B+B’, wydaje się, że składałby się on z ciepłej plazmy (protony + elektrony?) i że ta plazma zostałaby częściowo wyrzucona w kierunku A. Magnetosfera A przekierowałaby cząsteczki tej plazmy (tworząc coś, co wydaje nam się falą uderzeniową). Za A byłyby one następnie przyspieszane i kolimowane. W ten sposób utworzyłyby strumień. Nie możemy uniknąć porównania z wiatrem słonecznym i ziemską magnetosferą.
Obłok	Wydaje się, że pochodzi z B+B’ lub z ich bliskiego otoczenia. Ale czy rzeczywiście jest to wyrzut, czy wręcz przeciwnie, akrecja materii?
Włókno	Na zielono na powyższym diagramie, możliwe jest, że jest to tylko artefakt. Jego orientacja jest więc co najmniej wątpliwa.
Dżet	Wychodzi z A, jego orientacja nie stanowi problemu. Z drugiej strony, nie mamy oczywistych wyjaśnień dla przerw i krzywizny jego trajektorii.

Widzieliśmy już dżet, w otoczeniu pulsara Krab (M1), prezentujący przerwę bardzo podobną do tej. Wykazaliśmy, że może to być efekt załamania światła w bąblu gazu o gradiencie współczynnika załamania światła, w którym występują przemieszczające się fale gęstości.

Czy podobne zjawisko może występować w otoczeniu „gwiazdy neutronowej” IC 443?

Obiekt B+B’ byłby podwójnym obrazem w wyniku efektu refrakcji wokół gwiazdy neutronowej (pulsara?). (Patrz [1] i [2] w bibliografii poniżej). W tym przypadku mielibyśmy do czynienia z układem kilku pęcherzyków. To właśnie zdają się sugerować zdjęcia wykonane przez Chandrę.

Bibliografia:

1. Dżety i układy podwójne – Bernard Lempel. l’Astronomie tom 117 – październik 2003. PDF po francusku, 1,6 MB. PDF po angielsku, 588 kB.
2. Pulsar Krab, fakty i sprzeczności.
3. Rentgenowska struktura łuku udarowego pulsara G189.22+2.90 w pozostałości supernowej IC 443-B. (M. Gaensler, & al) – arXiv:astro-ph/0601304 v2.
4. Klastry, eksplozje, plazmoidy, wiązki jonów – raport z 7. warsztatów klastrowych (ESA 15 marca 2004)
5. Subburze i pole magnetyczne.
6. Seminarium na temat supernowych z okazji 400. rocznicy supernowej Keplera z 9 października 1604 r., zorganizowane przez Instytut Astrofizyki w Paryżu (IAP). (Raport napisany przez Jean-Pierre Martina).
7. Mysz, która wzniosła G359.23-0.82: Wspaniałe potwierdzenie przez Chandrę struktury i mechanizmu pulsarów (wiatr gwiazdowy + magnetosfera + Jet)

---

Data utworzenia: 15/08/2006
Ostatnie wydanie: 11/08/13

---

Autor: Bernard Lempel ()

Przetłumaczono z: The Nebula IC 443 and its neutron star

Przetłumaczył (z pomocą deepl.com): Łukasz Buczyński