IC 443

Credit  Wide Field Optical: Focal Pointe Observatory/B.Franke, Inset: X-ray: NASA/CXC/MSFC/D.Swartz et al, Inset: Optical: DSS, SARA

 

• IC 443이라는 공식명칭을 가지고 있는 해파리성운(The Jellyfish Nebula)은 5천 광년 거리에 존재하는 초신성 잔해이다.

• 천문학자들은 이곳에서 초신성 잔해를 만든 폭발로부터 남은 중성자별, 또는 펄서를 탐사해 왔다.

• 찬드라 우주빛통을 이용한 관측결과 해파리성운의 남쪽 끄트머리에서 펄서로 보이는 것을 찾을 수 있었다.

• X선 관측 데이터는 이 펄서의 구조와 속성에 대한 새로운 세부 정보를 제공해주었다.

 

IC 443이라는 공식등재명을 가진 해파리성운은 지구로부터 5,000 광년 거리에 위치한 초신성 잔해이다.

 

이번에 새로 수행된 찬드라 X선 빛통의 관측 데이터는 해파리성운을 만들어낸 폭발이 이 잔해의 남쪽 경계에 위치한 특이한 천체 역시 생성시켰을 가능성이 있음을 보여주고 있다.
이 천체의 공식 명칭은 CXOU J061705.3+222127 이며 간단히 줄여 J0617 로 표기하기도 한다.
이 천체는 빠르게 회전하는 중성자별, 또는 펄서일 것으로 추측되고 있다.

 

무거운 질량의 별이 열핵반응을 통해 연료를 모두 소진한 후 붕괴하게 되면 중성자별이라 불리는 고밀도 별핵을 남기게 된다.
별의 외곽 표피층은 중성자별로 붕괴하게 되고 이어서 반발력으로 튕겨나가면서 초신성 폭발을 만들어낸다.

 

빠르게 회전하는 중성자 별은 펄서라 불리는 복사 빛줄기를 만들어낸다.
등대의 빛살처럼 주위를 휩쓸며 나오는 이 복사 빛줄기는 라디오 파장과 다른 유형의 복사에서 펄스로 감지된다.

 

천체사진가가 촬영한 광대역 사진을 포함하여 새롭게 조합된 이 사진은 IC443의 인상적인 다발 구조를 잘 보여주고 있다.

네모 박스에 있는 사진은 DSS로부터 촬영한 가시광선 사진을 찬드라 X선 빛통이 촬영한 데이터와 합친 것으로 찬드라 X선 빛통의 데이터는 파란색으로, 그리고 DSS의 가시광선 데이터는 빨간색, 초록색, 주황색, 청록색으로 표시되어 있다.

 

이 네모 박스의 사진은 J0617 의 주변 지역을 좀더 확대하여 보여주고 있다.

 

찬드라 X선 빛통의 사진은 작은 원형 구조가 펄서를 휘감고 있으며 제트와 같은 구조가 이 펄서의 위아래 방향으로 뻗어나오고 있는 모습을 보여주고 있다.
펄서로부터 뿜어져나오는 X선 구조들과는 관련이 없는 IC 443에서 발견되는 유사한 성긴 복사선들처럼
이 기다란 분홍빛의 성긴 가시광 복사선들이 펄서와 관련성이 있을지 여부에 대해서는 아직 명확하게 밝혀진 것이 없다.
 
고리 구조는 펄서로부터 쏟아져나오는 고속의 입자들이 갑작스럽게 속도가 줄어드는 지역에서 형성된 것으로 보인다.
또 다른 가능성으로 이 고리 구조는 펄서 폭풍의 전면부에 음속 폭음과 유사한 충격파가 형성된 것인지도 모른다.

 

제트는 펄서로부터 분출되어 나온 입자들이 좁은 폭에 한정되어 초고속으로 뿜어져나온 결과일 수 있다.

 

J0617의 X선 밝기와 X선 스펙트럼 또는 서로 다른 파장에서의 X선의 양들은 익히 알려진 펄서에서 보이는 양상과 일관성을 보여주고 있다.

스펙트럼과 퍼져나가고 있는 모양, J0617을 둘러싸고 있는 X선 복사와 고리너머까지 뻗어나가고 있는 팽창 양상 역시 펄서로부터 쏟아져 나오는 폭풍에서 예상되는 양상과 일치한다.

 

 

Credit  NASA/CXC/MSFC/D.Swartz et al

 

혜성과 같은 형태의 희미한 X선 복사는 사진의 우측 하단을 향한 움직임을 암시해주고 있다.

 

이전의 연구들에서 지적된 바와 같이 이 방향은 펄서가 초신성 잔해의 중심부로부터 똑바로 멀어지고 있을 경우 예상되는 방향으로부터 약 50도 정도 벗어나 있다.

이러한 어긋난 정렬 양상은 펄서와 초신성 잔해 간의 연관성에 의심을 던지는 원인이 된다.

 

그러나 이러한 어긋난 정렬은 또한 초신성의 잔해가 왼쪽을 향해 움직임을 보인다는 점에서 설명이 가능하다.
이 움직임이 J0617의 혜성꼬리 모양을 옆으로 밀치고 있을 수도 있는 것이다.

 

이번 연구는 이 초신성 잔해의 연령이 1만년 정도임을 말해주고 있다.
이는 IC 443 전체의 연령이 약 30,000년이라는 이전의 연구 결과와 일치하는 결과이다.

 

그러나 어떤 과학자들은 이 초신성 잔해의 연령을 이보다는 훨씬 적은 3천년 남짓으로 추정하고 있어 실제 나이는 여전히 의문으로 남아 있는 상황이다.

 

이번 발견은 아스트로피지컬 저널 및 아스트로피지컬 저널 온라인판에 모두 개재되었다.

 

이번 연구논문의 저자들은 다음과 같다.
더글라스 스와츠(Douglas Swartz, Marshall Space Flight Center),

조지 파블로프(George Pavlov, Penn State University),

트레이시 클락크(Tracy Clarke, Naval Research Laboratory),

가브리엘라 카스텔레티(Gabriela Castelletti, IAEF, Argentina),

비아체슬라프 차프린(Vyacheslav Zavlin, MSFC),

니콜로 부키안티니(Niccolo Bucciantini, INAF, Italy),
마르가르타 카로프스카(Margarita Karovska, Smithsonian Astrophysical Observatory),

알렉산더 반더 호스트(Alexander van der Horst, George Washington University),
미호코 유키타(Mihoko Yukita, Goddard Space Flight Center),

마틴 바이스코프(Martin Weisskopf, MSFC).

출처 : NASA CHANDRA X-RAY Observatory Photo Album  2015년 12월 10일 
         http://chandra.harvard.edu/photo/2015/ic443/
      

참고 : 각종 초신성 및 초신성 폭발 잔해에 대한 포스팅은 하기 링크 INDEX를 통해 조회할 수 있습니다.
           https://big-crunch.tistory.com/12346989 

참고 : CXOU J061705.3+222127을 비롯한 각종 펄서에 대한 포스팅은 하기 링크INDEX를 통해 조회할 수 있습니다.
           https://big-crunch.tistory.com/12347923

 

원문>

IC 443: What Spawned the Jellyfish Nebula?

• The Jellyfish Nebula (officially known as IC 443) is a supernova remnant about 5,000 light years from Earth.

 

• Astronomers have been looking for the spinning neutron star, or pulsar, from the explosion that created the remnant.

 

• New Chandra observations have likely spotted a pulsar on the southern edge the Jellyfish Nebula.

 

• The X-ray data also provide new details about the structure and properties of this pulsar.

 

The Jellyfish Nebula, also known by its official name IC 443, is the remnant of a supernova lying 5,000 light years from Earth. New Chandra observations show that the explosion that created the Jellyfish Nebula may have also formed a peculiar object located on the southern edge of the remnant, called CXOU J061705.3+222127, or J0617 for short. The object is likely a rapidly spinning neutron star, or pulsar.

When a massive star runs out of thermonuclear fuel, it implodes, forming a dense stellar core called a neutron star. The outer layers of the star collapse toward the neutron star then bounce outward in a supernova explosion. A spinning neutron star that produces a beam of radiation is called a pulsar. The radiation sweeps by like a beacon of light from a lighthouse and can be detected as pulses of radio waves and other types of radiation.

This new composite image includes a wide-field view from an astrophotographer that shows the spectacular filamentary structure of IC 443. Within the inset box, another optical image from the Digitized Sky Survey (red, green, orange, and cyan) has been combined with X-ray data from Chandra (blue). The inset shows a close-up view of the region around J0617.

The Chandra image reveals a small, circular structure (or ring) surrounding the pulsar and a jet-like feature pointing roughly in an up-down direction that passes through the pulsar. It is unclear if the long, pink wisp of optical emission is related to the pulsar, as similar wisps found in IC 443 are unrelated to X-ray features from the pulsar. The ring may show a region where a high speed wind of particles flowing away from the pulsar, is slowing down abruptly. Alternately, the ring may represent a shock wave, similar to a sonic boom, ahead of the pulsar wind. The jet could be particles that are being fired away from the pulsar in a narrow beam at high speed.

The X-ray brightness of J0617 and its X-ray spectrum, or the amount of X-rays at different wavelengths, are consistent with the profiles from known pulsars. The spectrum and shape of the diffuse, or spread out, X-ray emission surrounding J0617 and extending well beyond the ring also match with expectations for a wind flowing from a pulsar.

 

The comet-like shape of the diffuse X-ray emission suggests motion towards the lower right of the image. As pointed out in previous studies, this orientation is about 50 degrees away from the direction expected if the pulsar was moving away from the center of the supernova remnant in a straight line. This misalignment has cast some doubt on the association of the pulsar with the supernova remnant. However, this misalignment could also be explained by movement towards the left of material in the supernova remnant pushing J0617's cometary tail aside.

This latest research points to an estimate for the age of the supernova remnant to be tens of thousands of years. This agrees with previous work that pegged IC 443's age to be about 30,000 years. However, other scientists have inferred much younger ages of about 3,000 years for this supernova remnant, so its true age remains in question.

These findings are available in a paper published in The Astrophysical Journal and is available online. The authors are Douglas Swartz (Marshall Space Flight Center), George Pavlov (Penn State University), Tracy Clarke (Naval Research Laboratory), Gabriela Castelletti (IAEF, Argentina), Vyacheslav Zavlin (MSFC), Niccolo Bucciantini (INAF, Italy), Margarita Karovska (Smithsonian Astrophysical Observatory), Alexander van der Horst (George Washington University), Mihoko Yukita (Goddard Space Flight Center), and Martin Weisskopf (MSFC).

NASA's Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama, manages the Chandra program for NASA's Science Mission Directorate in Washington. The Smithsonian Astrophysical Observatory in Cambridge, Massachusetts, controls Chandra's science and flight operations.

 

 

Fast Facts for IC 443:
Credit	Wide Field Optical: Focal Pointe Observatory/B.Franke, Inset: X-ray: NASA/CXC/MSFC/D.Swartz et al, Inset: Optical: DSS, SARA
Release Date	December 10, 2015
Scale	Wide Field: 1.2 deg (about 100 light years); Inset: 7 arcmin (about 10 light years)
Category	Neutron Stars/X-ray Binaries, Supernovas & Supernova Remnants
Coordinates (J2000)	RA 06h 17m 05.00s | Dec +22° 21' 30.00"
Constellation	Gemini
Observation Date	06 and 08 Feb 2012
Observation Time	42 hours 13 min (1 day 18 hours 13 min).
Obs. ID	13736, 14385
Instrument	ACIS
References	Swartz, D. et al, 2015, ApJ, 808, 84; arXiv:1506.05507
Color Code	Wide Field Optical (Red, Green, Blue); Inset: Optical (Red, Green, Orange, Cyan), Inset: X-ray (Blue)

Distance Estimate

About 5,000 light years