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船帆座脉冲星风星云x射线偏振到接近同步加速器极限

摘要

脉冲星风星云是由相对论电子和正电子在激波前沿撞击周围的超新星遗迹或星际介质而形成的。船帆座脉冲星风星云由一颗年轻的脉冲星提供动力(B0833-45,年龄1.1万年)1它位于一个名为船帆X的扩展结构中,船帆X本身就在超新星遗迹中2.之前的x射线观测显示了两个突出的弧,它们被喷流和反喷流一分为二3.4.射电图显示,在星云的外部区域有60%的高线极化5.在这里,我们报告了对星云内部部分的x射线观测,那里的偏振在前沿可以超过60%,接近同步加速器发射所能产生的理论极限。我们推断,与超新星遗迹的情况相反,脉冲星风星云中的电子在高度均匀的磁场中被加速,很少或没有湍流。

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图1:Vela PWN在2-8 keV范围内的IXPE强度图,测量的x射线偏振和无线电偏振矢量叠加。
图2:Vela PWN的图像平均极化作为能量的函数。

数据可用性

IXPE数据可通过NASA的HEASARC数据存档(https://heasarc.gsfc.nasa.gov).支持本研究结果的其他衍生数据可根据要求从通讯作者处获得。源数据提供了这篇论文。

代码的可用性

高能天体物理科学档案研究中心(HEASARC)开发了HEASOFT (HEASARC软件)。我们使用HEASOFT v.6.30.1包进行光谱偏振IXPE数据分析,该包可在线获取(https://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/software/heasoft/).适当的仪器响应函数由IXPE团队提供,作为2022年3月14日发布的IXPE校准数据库的一部分,可在HEASARC校准数据库(https://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/heasarc/caldb/caldb_supported_missions.html).IXPE合作开发的软件可在网上公开获取(https://ixpeobssim.readthedocs.io/en/latest/?badge=latest).支持本研究结果的信息可根据要求从通讯作者处获得。

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下载参考

确认

IXPE是美国和意大利的联合任务。美国的贡献得到了美国国家航空航天局(NASA)的支持,并由马歇尔航天飞行中心(MSFC)与行业合作伙伴Ball Aerospace(合同NNM15AA18C)领导和管理。意大利航天局(意大利空间局,ASI)通过合同ASI- ohbi -2017-12- i支持意大利的贡献。0,协议asi - inf -2017-12- h0和ASI-INFN-2017.13-H0,及其空间科学数据中心(SSDC)与协议asi - inf -2022-14- hh。0和ASI-INFN 2021-43-HH。0,并由意大利的国家天文Fisica研究所(INAF)和国家核fisica研究所(INFN)。本研究使用了IXPE团队(MSFC, SSDC, INAF和INFN)提供的数据产品,这些数据产品由NASA戈达德太空飞行中心(GSFC)的高能天体物理科学档案研究中心(HEASARC)与其他软件工具一起分发。广西大学的这项研究得到了国家自然科学基金(no.;12133003)。波士顿大学的这项研究得到了美国国家科学基金会AST-2108622的部分资助。I.A.感谢西班牙“Ministerio de Ciencia e Innovación”(MCINN)通过“Severo Ochoa卓越中心”为Instituto de Astrofísica de Andalucía-CSIC (SEV-2017-0709)提供的财政支持,并通过赠款AYA2016-80889-P和pid2019 - 107847mb - c44。

作者信息

作者及隶属关系

作者

贡献

F.X.领导了数据分析和论文的写作。A.D.M.和F.L.M.进行了光谱偏振分析,并对本文做出了贡献。F. Muleri和J.R.对数据集的数据分析和能量校准做出了贡献。K.L.和N.B.对数据分析和结果解释做出了贡献。R.W.R.和L.L.帮忙修改了手稿。E. Costa, P. Soffitta, m.b., s.f., r.f., M. Pilia和A.T.对结果的解释和文本修订做出了贡献。n.d.l., s.g., N.O, M.N.和E.W.对数据进行了独立分析。其他作者对任务的设计、仪器的校准、对其科学情况的定义和对观测的规划作出了贡献。所有作者都对手稿提出了意见和评论。

相应的作者

对应到范谢

道德声明

相互竞争的利益

作者声明没有利益竞争。

同行评审

同行评审信息

自然感谢匿名审稿人对本工作的同行评议所作的贡献。

额外的信息

出版商的注意施普林格自然对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。

扩展的数据图形和表格

扩展数据图1 IXPE DU1观测到的滤波前后Vela PWN的光曲线(分别为上、下面板)。

从event_l2文件中过滤高计数率的偏移可以减少大约1.47%的暴露时间。

图2 DU1(左)到DU3(右)图像中显示的总星云源(白色1 '半径圆)和背景(蓝色环空,内半径2 ',外半径4.7 ')区域。

强度是对数刻度,带出微弱的背景。

图3固定先前拟合的光谱参数,使用TBABS*POWERLAW*POLCONST模型对3个du 2-8 keV能带Stokes参数进行光谱联合拟合。

平均背景数三个du的光谱以黑色显示。拟合残差显示在底部。

图4显示极化度(PD)和极化角(PA)的极坐标图与来自三个du的不同能带的数据相吻合。

省略号表示用XSPEC获得的68.3%置信水平误差。

扩展数据图5

在钱德拉观测到的图像上,与PWN对称轴对齐的PWN的另一种空间分区。lRFB标记左,右,前,后区域相对于C中心区域,对应于扩展数据表中的分析4.内圈的半径为15”,外圈的半径为45”。

扩展数据图6Q /我(上)和你/我(下)Vela PWN的Stokes参数作为2-8 keV范围内能量的函数ixpeobssim和XSPEC独立。

该结果是由三个du联合分析得出的。

扩展数据表1 6个不同能带和IXPE 2-8 keV全能带的极化度和角度
表2图中bin内归一化Stokes参数及检测意义1
扩展数据表3图中仓内偏振度和角度1
扩展数据表4扩展数据图中五个区域的偏振度和角度。5

源数据

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引用本文

谢,F., Di Marco, A., La Monaca, F.。et al。船帆座脉冲星风星云x射线偏振到接近同步加速器极限。自然612, 658-660(2022)。https://doi.org/10.1038/s41586-022-05476-5

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  • DOIhttps://doi.org/10.1038/s41586-022-05476-5

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