Imágenes NuSTAR de 3C 58 en seis bandas de energía. Las bandas de energía de las imágenes son de 3 a 4,5 keV, 4,5–7 keV, 7–12 keV, 12-20 keV, 20–40 keV, y 40–60 keV de izquierda a derecha y de arriba a abajo. Las imágenes se suavizan y las escalas se ajustan para tener un valor de 1 como máximo para una mejor legibilidad. Los contornos blancos de Chandra se superponen en el panel superior izquierdo como referencia. Crédito:An et al., 2019.
Análisis de los nuevos datos de observaciones de rayos X utilizando la nave espacial NuSTAR de la NASA y datos de archivo del observatorio espacial de rayos X Chandra de la agencia. ha arrojado más información sobre la naturaleza de una nebulosa de viento de púlsar (PWN) llamada 3C 58. Resultados del análisis, presentado en un artículo publicado el 12 de abril en arXiv.org, también podría arrojar más luz sobre la distribución de partículas en la población de PWNe conocidas.
Las PWNe son nebulosas impulsadas por el viento de un púlsar. El viento pulsante está compuesto por partículas cargadas y cuando choca con el entorno del púlsar, en particular con la eyección de supernova que se expande lentamente, desarrolla un PWN.
Las observaciones de PWNe han demostrado que las partículas en estos objetos pierden su energía a la radiación y se vuelven menos energéticas con la distancia del púlsar central. En particular, Estudios de rayos X de PWNe, especialmente utilizando espectros integrados espacialmente en la banda de rayos X, tienen el potencial de descubrir información importante sobre el flujo de partículas en estas nebulosas.
Ubicado a unos 6, 500 a 10, 000 años luz de la Tierra, 3C 58 es un PWN joven con estructura de chorro de toro y alimentado por el púlsar de 65 milisegundos PSR J0205 + 6449. Si bien el objeto se ha estudiado intensamente en la banda de rayos X suave (por debajo de 8.0 keV) y, por lo tanto, su espectro de rayos X suave está bien modelado, Los astrónomos están interesados en verificar si el espectro se extiende a la banda de rayos X duros por encima de los 10 keV.
Para comprobar esto, un grupo de investigadores dirigido por Hongjun An de la Universidad Nacional de Chungbuk en Cheongju, Corea del Sur empleó la nave espacial Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) para realizar análisis espectrales de 3C 58 hasta 20 keV. También volvieron a analizar los datos de Chandra para compararlos con los resultados de NuSTAR.
Los astrónomos midieron la morfología dependiente de la energía, variación espacial del índice espectral, y un espectro de rayos X de banda ancha integrado espacialmente de 3C 58.
"Estas mediciones se utilizan para inferir las propiedades de 3C 58 con escenarios de radiación de sincrotrón, "escribieron los investigadores en el documento.
Los resultados indican que el tamaño del 3C 58 disminuye al aumentar la energía, qué, según los investigadores se debe al efecto de quemado del sincrotrón. Los datos también muestran que el espectro es más suave en las regiones externas de este PWN.
Es más, los investigadores encontraron un indicio de una ruptura espectral en el espectro de rayos X integrado espacialmente y una ruptura en el perfil radial del índice espectral de 3C 58.
"El perfil radial del índice espectral se rompe en R ≈ 80, y el espectro de rayos X espacialmente integrado de 3C 58 muestra un indicio de una ruptura espectral a ≈ 25 keV, "dice el periódico.
Según el estudio, la ruptura en el perfil radial indica una energía máxima de electrones de aproximadamente 200 TeV, lo que es más grande de lo estimado previamente. Cuando se trata de la ruptura espectral, los datos sugieren una energía máxima de electrones de aproximadamente 140 TeV para una supuesta fuerza de campo magnético de 80 μG. Adicionalmente, Se calculó que la fuerza del campo magnético en 3C 58 estaba entre 30 y 200 µG.
Considerándolo todo, los astrónomos concluyeron que su estudio podría hacer avanzar nuestro conocimiento sobre los modelos de aceleración y emisión de PWNe. Señalaron que en el caso de 3C 58, su distribución de energía espectral de banda ancha bien medida y la posible rotura de rayos X, tienen el potencial de proporcionar nuevos conocimientos sobre la aceleración y el flujo de partículas en PWNe.
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