Imagens NuSTAR de 3C 58 em seis bandas de energia. As bandas de energia para as imagens são 3-4,5 keV, 4,5-7 keV, 7–12 keV, 12–20 keV, 20-40 keV, e 40–60 keV da esquerda para a direita e de cima para baixo. As imagens são suavizadas e as escalas são ajustadas para ter um valor de 1 no máximo para melhor legibilidade. Os contornos brancos do Chandra são sobrepostos no painel superior esquerdo para referência. Crédito:An et al., 2019.
Análise dos novos dados de observações de raios-X usando a espaçonave NuSTAR da NASA e dados de arquivo do observatório espacial de raios-X Chandra da agência, produziu mais insights sobre a natureza de uma nebulosa do vento pulsar (NMP) chamada 3C 58. Resultados da análise, apresentado em um artigo publicado em 12 de abril em arXiv.org, também poderia lançar mais luz sobre a distribuição de partículas na população de PWNe conhecido.
PWNe são nebulosas alimentadas pelo vento de um pulsar. O vento pulsar é composto de partículas carregadas e quando colide com os arredores do pulsar, em particular com o material ejetado da supernova de expansão lenta, ele desenvolve um NMP.
As observações do PWNe mostraram que as partículas nesses objetos perdem sua energia para a radiação e se tornam menos energéticas com a distância do pulsar central. Em particular, Estudos de raios-X de PWNe, especialmente usando espectros espacialmente integrados na banda de raios-X, têm o potencial de descobrir informações importantes sobre o fluxo de partículas nessas nebulosas.
Localizado a cerca de 6, 500 a 10, 000 anos-luz de distância da Terra, 3C 58 é um jovem NMP com estrutura toróide e alimentado pelo pulsar PSR J0205 + 6449 de 65 milissegundos. Embora o objeto tenha sido intensamente estudado na banda de raios-X suave (abaixo de 8,0 keV) e, portanto, seu espectro de raios-X suave é bem modelado, astrônomos estão interessados em verificar se o espectro se estende à banda de raios-X rígidos acima de 10 keV.
Para verificar isso, um grupo de pesquisadores liderado por Hongjun An da Universidade Nacional de Chungbuk em Cheongju, A Coreia do Sul empregou a espaçonave Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) para realizar análises espectrais de 3C 58 até 20 keV. Eles também reanalisaram os dados do Chandra para comparação com os resultados do NuSTAR.
Os astrônomos mediram a morfologia dependente de energia, variação espacial do índice espectral, e um espectro de raios-X de banda larga espacialmente integrado de 3C 58.
"Essas medições são usadas para inferir propriedades de 3C 58 com cenários de radiação síncrotron, "escreveram os pesquisadores no jornal.
Os resultados indicam que o tamanho do 3C 58 diminui com o aumento da energia, o que, de acordo com os pesquisadores é devido ao efeito de queima do síncrotron. Os dados também mostram que o espectro é mais suave nas regiões externas deste NMP.
Além disso, os pesquisadores encontraram uma sugestão de uma quebra espectral no espectro de raios-X espacialmente integrado e uma quebra no perfil radial do índice espectral de 3C 58.
"O perfil radial do índice espectral quebra em R ≈ 80, e o espectro de raios-X espacialmente integrado de 3C 58 mostra uma sugestão de uma quebra espectral em ≈ 25 keV, "diz o jornal.
De acordo com o estudo, a quebra no perfil radial indica uma energia máxima de elétrons de cerca de 200 TeV, o que é maior do que o estimado anteriormente. Quando se trata de quebra espectral, os dados sugerem uma energia máxima de elétrons de aproximadamente 140 TeV para uma força de campo magnético assumida de 80 μG. Adicionalmente, a força do campo magnético em 3C 58 foi calculada entre 30 e 200 μG.
Contudo, os astrônomos concluíram que seu estudo poderia avançar nosso conhecimento sobre modelos de aceleração e emissão de PWNe. Eles observaram que, no caso de 3C 58, sua distribuição de energia espectral de banda larga bem medida e a possível quebra de raios-X, têm o potencial de fornecer novos insights sobre a aceleração e o fluxo de partículas no PWNe.
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