Une belle créature cosmique accélère les particules de sa tête

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Cosmic Manatee
Lamantin cosmique

Nébuleuse du Lamantin ou W50, telle que capturée par l’observatoire spatial XMM-Newton, également connu sous le nom de High Throughput X-ray Spectroscopy Mission et X-ray Multi-Mirror Mission. Crédit : S. Safi-Harb et al (2022)

Le vaisseau spatial XMM-Newton de l’Agence spatiale européenne a radiographié cette magnifique créature cosmique, connue sous le nom de nébuleuse du Lamantin, et a localisé l’emplacement d’une accélération inhabituelle de particules dans sa “tête”.

La nébuleuse du Lamantin, également connue sous le nom de W50, est considérée comme un grand vestige de supernova créé par l’explosion d’une étoile géante il y a environ 30 000 ans, qui a projeté ses coquilles de gaz dans le ciel. Il s’agit de l’une des plus grandes caractéristiques connues de ce type, dont la taille équivaut à celle de quatre lunes complètes.

Un trou noir subsiste dans son noyau, ce qui est inhabituel pour un reste de supernova. Connu sous le nom de SS 433, ce “microquasar” central émet de puissants jets de particules voyageant à des vitesses proches d’un quart de la vitesse de la lumière, qui traversent les coquilles de gaz, créant ainsi la forme à deux lobes.

Le satellite XMM-Newton

Cette illustration montre la mission XMM-Newton, le plus grand satellite scientifique construit par l’ESA (Agence spatiale européenne) à ce jour, en orbite terrestre. Crédit : ESA/D. Ducros

SS 433 est identifié par le point rouge au milieu de l’image. Les données de rayons X acquises par XMM-Newton sont représentées en jaune (rayons X mous), magenta (rayons X d’énergie moyenne) et cyan (émission de rayons X durs), tandis que le rouge correspond aux longueurs d’onde radio et le vert aux longueurs d’onde optiques imagées respectivement par le Very Large Array et l’observatoire Skinakas en Grèce. ;” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>NASA NuSTAR and Chandra data were also used for the study (not shown in this image).

The nebula attracted attention in 2018 when the High-Altitude Water Cherenkov Observatory, which is sensitive to very high energy gamma-ray photons, revealed the presence of highly energetic particles (hundreds of tera electron volts), but could not pinpoint from where within the Manatee the particles were originating.

XMM-Newton was crucial in homing in on the region of particle acceleration in the X-ray jet blasting from the Manatee’s head, which begins about 100 light years away from the microquasar (represented by the magenta and cyan colors towards the left side SS 433) and extends to approximately 300 light years (coinciding with the radio ‘ear’ where the shock terminates).

Manatee Nebula W50

The Manatee Nebula as imaged by the Very Large Array (VLA). Credit: B. Saxton, (NRAO/AUI/NSF) from data provided by M. Goss, et al.

Samar Safi-Harb of the University of Manitoba, Canada, who led the study, says “thanks to the new XMM-Newton data, supplemented with NuSTAR and Chandra data, we believe the particles are getting accelerated to very high energies in the head of the Manatee through an unusually energetic particle acceleration process. The black hole outflow likely made its way there and has been re-energized to high-energy radiation at that location, perhaps due to shock waves in the expanding gas clouds and enhanced magnetic fields.”

The nebula acts as a nearby laboratory for exploring a wide range of astrophysical phenomena associated with the outflows of many galactic and extragalactic sources and will be subject to further investigation. Furthermore, follow-up studies by European Space Agency’s future Athena X-ray observatory will provide even more sensitive details about the inner workings of this curious cosmic Manatee.

Reference: “Hard X-ray emission from the eastern jet of SS 433 powering the W50 ‘Manatee’ nebula: Evidence for particle re-acceleration” by Samar Safi-Harb, Brydyn Mac Intyre, Shuo Zhang, Isaac Pope, Shuhan Zhang, Nathan Saffold, Kaya Mori, Eric V. Gotthelf, Felix Aharonian, Matthew Band, Chelsea Braun, Ke Fang, Charles Hailey, Melania Nynka and Chang D. Rho, Accepted, Astrophysical Journal.
arXiv:2207.00573

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