IXPE brengt gepolariseerde röntgenstraling van Cassiopeia A in kaart
Cassiopeia A is een restant dat ongeveer 340 jaar geleden als een supernova ontplofte. Het object bevindt zich op een afstand van ongeveer 11.000 lichtjaar van de Aarde en het is een van de best bestudeerde nabije supernovarestanten.
Toen de oorspronkelijke ster zonder brandstof kwam stortte die onder zijn eigen zwaartekracht in en blies zichzelf als een supernova op waarbij het vermoedelijk korte tijd een van de helderste objecten aan de sterrenhemel werd.
Astronomen vermoeden dat dit omstreeks 1680 is gebeurd maar er zijn verifieerbare historische waarnemingen om dit te bevestigen.
Cassiopeia A was het eerste object dat werd waargenomen door de Imaging X-ray Polarimeter Explorer (IXPE). Deze nieuwe ruimtetelescoop is een samenwerkingsverband tussen de ESA en de NASA.
Een van de redenen dat dit deze supernovarestant werd geselecteerd was het feit dat zijn schokgolven tot de snelste in de Melkweg behoren.
Die schokgolven ontstonden tijdens de supernova explosie die en zware ster verwoeste nadat die ineen was gestort. Licht van die ontploffing passeerde de Aarde meer dan 300 jaar geleden.
Zonder IXPE zouden astronomen cruciale informatie missen over objecten zoals Cassiopeia A. Het resultaat leert hun meer over een fundamenteel aspect van het puin dat door de exploderende ster wordt weggeblazen namelijk het gedrag van zijn magnetische velden.
Magnetische velden trekken en duwen aan geladen deeltjes zoals protonen en elektronen. Onder extreme omstandigheden, zoals een exploderende ster, kunnen ze deze deeltjes tot bijna de lichtsnelheid versnellen.
Ondanks hun supersnelle snelheden vliegen deeltjes die worden meegesleurd door schokgolven in Cassiopeia A niet weg van de supernovarestant omdat ze in de nasleep van de schokken worden opgevangen door magnetische velden.
De deeltjes worden gedwongen om rond de magnetische veldlijnen te draaien en de elektronen geven een intens soort licht af, synchrotronstraling genaamd, dat gepolariseerd is.
Door de polarisatie van dit licht te bestuderen kunnen wetenschappers op zeer kleine schaal reverse engineeren wat er in Cassiopeia A gebeurt – details die op andere manieren moeilijk of onmogelijk waar te nemen zijn.
De polarisatiehoek vertelt astronomen over de richting van deze magnetische velden.
Als de magnetische velden dicht bij de schokfronten erg verward zijn zal de chaotische mix van straling uit gebieden met verschillende magnetische veldrichtingen een kleinere hoeveelheid polarisatie vertonen.
Vóór IXPE voorspelden astronomen dat röntgenpolarisatie zou worden geproduceerd door magnetische velden die loodrecht staan op magnetische velden die worden waargenomen door radiotelescopen.
In velden daarvan laten IXPE-gegevens zien dat de magnetische velden in röntgenstralen de neiging hebben om in radiale richtingen te worden uitgelijnd, zelfs heel dicht bij de schokfronten.
De röntgenstralen onthullen ook een lagere hoeveelheid polarisatie dan radiowaarnemingen lieten zien, wat suggereert dat de röntgenstralen afkomstig zijn uit turbulente gebieden met een mix van veel verschillende magnetische veldrichtingen.
Volgens Jacco Vink, astronoom aan de universiteit van Amsterdam en hoofdauteur van het artikel waren deze IXPE-resultaten niet wat ze hadden verwacht.
Het feit da teen kleiner percentage van het röntgenlicht is gepolariseerd is een erg interessante en voorheen niet waargenomen eigenschap van Cassiopeia A.
Een artikel met de bevindingen zal in het tijdschrift Astrophysical Journal worden gepubliceerd.
Artikel: Jacco Vink et al. 2022. X-ray polarization detection of Cassiopeia A with IXPE. ApJ, in press; arXiv: 2206.06713
Eerste publicatie: 18 oktober 2022
Bron: ESA
