IXPE解开了围绕历史超新星遗迹的理论

黄俊琼

这张超新星遗迹SN 1006的新图像结合了美国宇航局成像X射线偏振探测器和美国宇航局钱德拉X射线天文台的数据。钱德拉探测器探测到的红色、绿色和蓝色元素分别反射低、中、高能量的X射线。测量X射线光偏振的IXPE数据在左上角显示为紫色，并添加了代表残余磁场向外运动的线条。x射线:美国航天局/CXC/SAO(钱德拉)；NASA/MSFC/南京大学/周等；国际关系:美国宇航局/JPL/加州理工学院/斯皮策；图像处理:NASA/CXC/SAO/J.Schmidt

（）据美国宇航局（贝丝·里奇韦）：美国宇航局的IXPE(成像X射线偏振探测器)望远镜捕捉到了超新星遗迹SN 1006的首张偏振X射线图像。新的结果扩大了科学家对磁场和爆炸恒星高能粒子流之间关系的理解。

“磁场极难测量，但IXPE为我们探测它们提供了一种有效的方法，”中国江苏南京大学的天体物理学家周萍博士说，他是发表在《天体物理学杂志》上的一篇新论文的第一作者。“现在我们可以看到SN 1006的磁场是紊乱的，但也呈现出有组织的方向。"

SN 1006位于距离地球约6500光年的狼疮星座中，是一次巨大爆炸后留下的全部遗迹，该爆炸发生在两个白矮星合并或一个白矮星从伴星吸取过多质量时。最初是在公元1006年春天被中国、日本、欧洲和阿拉伯世界的观察者发现的，它的光至少有三年是肉眼可见的。现代天文学家仍然认为这是有史以来最明亮的恒星事件。

自从现代观测开始以来，研究人员已经识别出该遗迹奇怪的双重结构，与其他圆形超新星遗迹明显不同。它也有明亮的“分支”或边缘，可在X射线和伽马射线波段识别。

“近距离，X射线明亮的超新星遗迹，如SN 1006，非常适合IXPE测量，因为IXPE结合了X射线偏振敏感性和空间分辨发射区域的能力，”阿拉巴马州亨茨维尔美国宇航局马歇尔航天飞行中心的大学空间研究协会研究员道格拉斯·斯沃茨说。"这种综合能力对于定位宇宙射线加速站至关重要."

之前对SN 1006的X射线观测提供了第一个证据，证明超新星遗迹可以从根本上加速电子，并帮助确定爆炸恒星周围快速膨胀的星云是高能宇宙射线的发源地，宇宙射线可以以接近光速的速度传播。

科学家推测SN 1006的独特结构与其磁场的方向有关，并推测东北和西南方向的超新星爆炸波沿着磁场的方向移动，更有效地加速高能粒子。

IXPE的新发现有助于验证和澄清这些理论，香港大学高能天体物理学家、论文合著者Yi-Jung Yang博士说。

“从我们的光谱偏振分析中获得的偏振特性与其他方法和X射线天文台的结果非常一致，这突出了IXPE的可靠性和强大的功能，”杨说。

杨宜荣博士，香港大学高能天体物理学家：我们第一次能够以更高的细节和精度绘制更高能量的超新星遗迹的磁场结构——使我们能够更好地理解驱动这些粒子加速的过程。

研究人员表示，这些结果证明了磁场和残余高能粒子外流之间的联系。根据IXPE的发现，SN 1006外壳中的磁场有些杂乱无章，但仍然有一个较佳的方向。当最初爆炸产生的冲击波穿过周围的气体时，磁场与冲击波的运动方向一致。带电粒子被爆炸原点周围的磁场捕获，在那里它们迅速获得加速度爆发。这些高速运动的高能粒子反过来转移能量，以保持磁场的强大和湍流。

自2021年12月发射以来，IXPE已经观察到三颗超新星遗迹——仙后座A、第谷和现在的SN 1006——帮助科学家更全面地了解这些现象周围磁场的起源和过程。

科学家们惊讶地发现，SN 1006比其他两个超新星遗迹更加极化，但这三个都显示出磁场的方向是从爆炸中心向外指向。随着研究人员继续探索IXPE数据，他们正在重新定位他们对粒子如何在这样的极端物体中被加速的理解。

IXPE是美国宇航局和意大利航天局与12个国家的合作伙伴和科学合作者的合作项目。IXPE由位于阿拉巴马州亨茨维尔的NASA马歇尔太空飞行中心领导。鲍尔航空航天公司总部设在科罗拉多州布鲁姆菲尔德，与位于博尔德的科罗拉多大学大气和空间物理实验室共同管理航天器的运营。