NASA cartografiază câmpurile magnetice ale pulsarului Far

O echipă de cercetători a reușit o performanță științifică remarcabilă, utilizând telescopul spațial IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) al NASA pentru a măsura direct câmpurile magnetice ale pulsarului PSR J1101−6101. Acest obiect cosmic fascinant este situat în interiorul a ceea ce astronomii numesc „Nebuloasa Farului” (Lighthouse Nebula). Rezultatele studiului, publicate recent în Astrophysical Journal, oferă o perspectivă nouă și detaliată asupra structurii unora dintre cele mai extreme și dense obiecte din cosmos, continuând misiunea NASA de a descifra secretele fundamentale ale funcționării universului.

Un pulsar este, în esență, un tip special de stea neutronică dotată cu un câmp magnetic extrem de puternic și care se rotește cu o viteză amețitoare. În cazul pulsarului din centrul Nebuloasei Farului, acesta se rotește de aproximativ 16 ori pe secundă. Stelele neutronice reprezintă nucleele rămase în urma colapsului unor stele masive la sfârșitul ciclului lor de viață. Deși au o masă mai mare decât cea a Soarelui, ele sunt comprimate la dimensiunea unui oraș terestru, devenind astfel laboratoare naturale ideale pentru studierea fizicii extreme care nu poate fi replicată pe Pământ.

Tehnologia IXPE și misterul polarizării luminii

Pentru a înțelege natura acestui pulsar, oamenii de știință s-au bazat pe polarizare, o proprietate a luminii care descrie direcția vibrațiilor câmpului său electric. Gradul de polarizare indică cât de bine sunt aliniate aceste vibrații între ele. În iunie 2025, telescopul IXPE și-a îndreptat obiectivele către Nebuloasa Farului timp de aproape 18 zile consecutive. Astronomii s-au concentrat pe două ramificații înguste de raze X care se extind din pulsar pentru a înțelege mai bine modul în care electronii, care se deplasează aproape de viteza luminii, interacționează cu acest sistem energetic complex.

Aceste ramificații sunt cunoscute sub numele de „filament” (cel mai lung) și „urmă” (trail - cea mai scurtă). Atunci când particulele de înaltă energie emise de pulsar se ciocnesc cu gazul din spațiul interstelar, ele formează un „șoc de prova” (bow shock), similar cu valul creat în fața unei bărci care se deplasează cu viteză mare pe apă. Majoritatea particulelor rămân captive în spatele acestui șoc, formând o urmă turbulentă în spatele pulsarului. Încă din anul 2008, cercetătorii au suspectat că particulele cu cea mai mare energie reușesc să scape prin acest șoc în spațiul interstelar, curgând de-a lungul liniilor câmpului magnetic al galaxiei pentru a crea filamentul lung și subțire al nebuloasei.

Confirmarea unei teorii vechi de aproape două decenii

Jack Dinsmore, student la Universitatea Stanford și coordonator al studiului, a explicat că obiectivul principal a fost testarea acestei teorii. „Dovada supremă trebuia să vină din măsurarea polarizării luminii, care indică direcția câmpului magnetic. Dacă am fi descoperit că acesta este orientat de-a lungul filamentului, am fi avut confirmarea că particulele curg într-adevăr de-a lungul liniilor de câmp”, a declarat Dinsmore. Provocarea majoră a constat în faptul că Nebuloasa Farului are o luminozitate relativ scăzută, ceea ce face colectarea datelor extrem de dificilă.

Pentru a depăși acest obstacol, echipa IXPE a dezvoltat metode avansate de analiză care utilizează fiecare bit de informație disponibil, evitând pașii de simplificare care ar fi putut duce la pierderea unor detalii esențiale. Cu ajutorul acestor instrumente noi, echipa a reușit să măsoare cu succes polarizarea filamentului. Analiza a confirmat, cu o încredere statistică de peste 99%, că direcția câmpului magnetic este într-adevăr aliniată cu fluxul de particule. Această descoperire validează modelele teoretice privind mișcarea particulelor în astfel de sisteme extreme.

Noi întrebări despre turbulența magnetică

Deși alinierea paralelă a confirmat modelele existente, gradul ridicat de polarizare măsurat a ridicat noi semne de întrebare pentru comunitatea științifică. Roger Romani, profesor la Universitatea Stanford și coautor al lucrării, a subliniat că multe dintre modelele actuale pentru filamente presupun existența unei turbulențe magnetice puternice. Totuși, gradul ridicat de polarizare detectat de IXPE indică o turbulență mult mai scăzută decât cea prevăzută de aceste modele teoretice, ceea ce sugerează că înțelegerea noastră asupra dinamicii acestor obiecte trebuie rafinată.

Mai mult, observațiile IXPE au arătat că câmpul magnetic responsabil pentru emisia de raze X trebuie să fie paralel cu „urma” pulsarului. În mod surprinzător, datele colectate în frecvențe radio au indicat un câmp magnetic orientat aproape perpendicular. Această divergență frapantă între orientările observate în raze X și cele radio oferă dovezi clare despre natura extrem de structurată a acestor obiecte cosmice.

Mecanisme de accelerare multiple în cosmos

Niccolò Bucciantini, de la Institutul Național de Astrofizică din Italia, a explicat importanța acestor diferențe: „Aceasta este prima indicație clară că particulele cu energii diferite ocupă regiuni distincte în cadrul sistemului. Acest lucru sugerează prezența unor mecanisme de accelerare multiple și potențial foarte diferite care acționează simultan”. Astfel, studiul nu doar că a confirmat ipoteze vechi, dar a deschis calea către noi cercetări privind modul în care energia este distribuită și accelerată în vecinătatea stelelor neutronice.

Misiunea IXPE este un efort comun între NASA și Agenția Spațială Italiană, implicând colaboratori din 12 țări. Gestionată de Centrul de Zbor Spațial Marshall al NASA, misiunea continuă să ofere date fără precedent care permit descoperiri revoluționare despre obiectele cerești din întregul univers, de la găuri negre la magnetari și pulsari.