美国宇航局IXPE新图像：船帆座脉冲星风星云

　　这张图片展示了船帆座脉冲星风星云。浅蓝色代表来自美国宇航局成像X射线偏振探测器的X射线偏振数据。粉红色和紫色对应于美国宇航局钱德拉X射线天文台的数据，该天文台此前已经多次观测到船帆座。美国宇航局的哈勃太空望远镜拍摄了背景中的星星。Credits: X-ray: (IXPE) NASA/MSFC/Fei Xie & (Chandra) NASA/CXC/SAO; Optical: NASA/STScI Hubble/Chandra processing by Judy Schmidt; Hubble/Chandra/IXPE processing & compositing by NASA/CXC/SAO/Kimberly Arcand & Nancy Wolk

　　据美国宇航局(Elizabeth Landau)：大约10，000年前，船帆座一颗巨星爆炸产生的光到达地球。这颗超新星留下了一个被称为脉冲星的致密物体，它在旋转时会有规律地变亮，就像一座宇宙灯塔。从这颗脉冲星的表面，出现了以接近光速传播的粒子风，产生了带电粒子和磁场的混乱大杂烩，并撞击到周围的气体中。这种现象被称为脉冲星风星云。

　　在这张新图像中，朦胧的浅蓝色光晕对应于船帆座有史以来第一次X射线偏振数据，这些数据来自美国宇航局的成像X射线偏振探测器，或IXPE。一条指向右上角的淡蓝色模糊线对应着一股以大约光速一半的速度从脉冲星中射出的高能粒子流。粉红色的X射线“弧”被认为标志着环形区域的边缘，在那里脉冲星风冲击并加速高能粒子。脉冲星本身位于图像中心的白色圆圈处。

　　美国宇航局的成像X射线偏振探测器(IXPE)对船帆座脉冲星风星云的观测图像。这些颜色代表不同的X射线强度，最亮的区域为红色，最暗的区域为蓝色。黑线给出了基于IXPE数据的磁场方向，而银线给出了基于澳大利亚望远镜致密阵列的无线电数据的磁场方向。灰色轮廓显示了来自钱德拉数据的X射线强度。脉冲星位于最亮的X射线发射中心附近。Credits: Xie et al, 2022 (Nature)

　　粉红色和紫色对应于美国宇航局钱德拉X射线天文台的数据，该天文台此前已经多次观测到船帆座。这些金色的星星是由美国宇航局的哈勃太空望远镜拍摄的。

　　测量偏振与电磁波的组织方式有关，它让科学家们对脉冲星这样的宇宙物体如何将粒子加速到高速有了前所未有的了解。

　　“通过IXPE，我们正在使用像船帆座这样的极端物体作为实验室，来研究天体物理学中一些最紧迫的问题，例如在恒星爆炸后很久粒子如何被弹射到接近光速的速度，”美国宇航局位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔航天飞行中心的高级科学家菲尔·卡里特说。

　　在最近的一项研究中，科学家们对他们在船帆座脉冲星风星云的X射线中发现的高度极化感到惊讶。对该天体的观察发表在12月的《自然》杂志上。

　　“这是迄今为止在天体X射线源中测量到的最高偏振度，”《自然》杂志研究的第一作者、中国广西南宁的广西大学教授谢飞说，他以前是罗马意大利国家天体物理研究所/空间天体物理和行星学研究所(INAF/IAPS)的博士后研究员。

　　高极化意味着电磁场组织良好；它们排列在特定的方向，取决于它们在星云中的位置。更重要的是，IXPE探测到的X射线来自脉冲星风星云磁场中螺旋运动的高能电子，称为“同步加速器发射”。高度极化的X射线意味着这些磁场也必须组织有序。

　　参与IXPE数据分析的斯坦福大学天体物理学家罗杰·w·罗马尼(Roger W. Romani)说，与周围有物质外壳的超新星遗迹相比，X射线的高极化“表明电子没有被其他X射线源中似乎很重要的湍流冲击加速”。相反，肯定有一些其他的过程参与其中，比如磁场重联，它涉及到磁力线的断裂和结合。这是磁能转化为粒子能的一种方式。

　　IXPE数据还表明，磁场在脉冲星的赤道周围排列成一个光滑的环形结构。这个形状符合科学家的预期。

　　“这种IXPE X射线偏振测量增加了船帆座脉冲星风星云拼图中缺失的一块，”罗马INAF/IAPS的研究员Alessandro Di Marco说，他为数据分析做出了贡献。“通过以前所未有的分辨率绘制地图，IXPE揭示了中心区域的磁场，显示出与从外层星云的无线电图像中获得的结果一致。”

　　船帆座脉冲星距离地球约1000光年，直径约15英里(25公里)，每秒旋转11次，比直升机旋翼还快。

　　关于IXPE任务

　　作为美国宇航局小型探索者任务系列的一部分，IXPE于2021年12月从美国宇航局位于佛罗里达州的肯尼迪航天中心发射了猎鹰9号火箭。它现在在地球赤道上方370英里(约595公里)的轨道上运行。这项任务是美国国家航空航天局和意大利航天局的合作项目，在13个国家有合作伙伴和科学合作者。鲍尔航空航天公司，总部设在科罗拉多州布鲁姆菲尔德，管理航天器的运作。