The Astrophysical Journal (Jan 2023)
Magnetic Structures and Turbulence in SN 1006 Revealed with Imaging X-Ray Polarimetry
- Ping Zhou,
- Dmitry Prokhorov,
- Riccardo Ferrazzoli,
- Yi-Jung Yang,
- Patrick Slane,
- Jacco Vink,
- Stefano Silvestri,
- Niccolò Bucciantini,
- Estela Reynoso,
- David Moffett,
- Paolo Soffitta,
- Doug Swartz,
- Philip Kaaret,
- Luca Baldini,
- Enrico Costa,
- C.-Y. Ng,
- Dawoon E. Kim,
- Victor Doroshenko,
- Steven R. Ehlert,
- Jeremy Heyl,
- Frédéric Marin,
- Tsunefumi Mizuno,
- Melissa Pesce-Rollins,
- Carmelo Sgrò,
- Toru Tamagawa,
- Martin C. Weisskopf,
- Fei Xie,
- Iván Agudo,
- Lucio A. Antonelli,
- Matteo Bachetti,
- Wayne H. Baumgartner,
- Ronaldo Bellazzini,
- Stefano Bianchi,
- Stephen D. Bongiorno,
- Raffaella Bonino,
- Alessandro Brez,
- Fiamma Capitanio,
- Simone Castellano,
- Elisabetta Cavazzuti,
- Chien-Ting Chen,
- Stefano Ciprini,
- Alessandra De Rosa,
- Ettore Del Monte,
- Laura Di Gesu,
- Niccolò Di Lalla,
- Alessandro Di Marco,
- Immacolata Donnarumma,
- Michal Dovčiak,
- Teruaki Enoto,
- Yuri Evangelista,
- Sergio Fabiani,
- Javier A. Garcia,
- Shuichi Gunji,
- Kiyoshi Hayashida,
- Wataru Iwakiri,
- Svetlana G. Jorstad,
- Fabian Kislat,
- Vladimir Karas,
- Takao Kitaguchi,
- Jeffery J. Kolodziejczak,
- Henric Krawczynski,
- Fabio La Monaca,
- Luca Latronico,
- Ioannis Liodakis,
- Simone Maldera,
- Alberto Manfreda,
- Andrea Marinucci,
- Alan P. Marscher,
- Herman L. Marshall,
- Giorgio Matt,
- Ikuyuki Mitsuishi,
- Fabio Muleri,
- Michela Negro,
- Stephen L. O’Dell,
- Nicola Omodei,
- Chiara Oppedisano,
- Alessandro Papitto,
- George G. Pavlov,
- Abel L. Peirson,
- Matteo Perri,
- Pierre-Olivier Petrucci,
- Maura Pilia,
- Andrea Possenti,
- Juri Poutanen,
- Simonetta Puccetti,
- Brian D. Ramsey,
- John Rankin,
- Ajay Ratheesh,
- Oliver Roberts,
- Roger W. Romani,
- Gloria Spandre,
- Fabrizio Tavecchio,
- Roberto Taverna,
- Yuzuru Tawara,
- Allyn F. Tennant,
- Nicholas E. Thomas,
- Francesco Tombesi,
- Alessio Trois,
- Sergey S. Tsygankov,
- Roberto Turolla,
- Kinwah Wu,
- Silvia Zane
Affiliations
- Ping Zhou
- ORCiD
- School of Astronomy and Space Science, Nanjing University , Nanjing 210023, People’s Republic of China ; [email protected]
- Dmitry Prokhorov
- ORCiD
- Anton Pannekoek Institute for Astronomy & GRAPPA, University of Amsterdam , Science Park 904, 1098 XH Amsterdam, The Netherlands
- Riccardo Ferrazzoli
- ORCiD
- INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali , Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
- Yi-Jung Yang
- ORCiD
- Department of Physics, The University of Hong Kong , Pokfulam, Hong Kong, People’s Republic of China; Laboratory for Space Research, The University of Hong Kong , Hong Kong, People’s Republic of China
- Patrick Slane
- ORCiD
- Center for Astrophysics Harvard & Smithsonian , 60 Garden Street, Cambridge, MA 02138, USA
- Jacco Vink
- ORCiD
- Anton Pannekoek Institute for Astronomy & GRAPPA, University of Amsterdam , Science Park 904, 1098 XH Amsterdam, The Netherlands
- Stefano Silvestri
- ORCiD
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Pisa, Largo B. Pontecorvo 3, I-56127 Pisa, Italy
- Niccolò Bucciantini
- ORCiD
- INAF Osservatorio Astrofisico di Arcetri , Largo Enrico Fermi 5, I-50125 Firenze, Italy; Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università degli Studi di Firenze , Via Sansone 1, I-50019 Sesto Fiorentino (FI), Italy; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Firenze, Via Sansone 1, I-50019 Sesto Fiorentino (FI), Italy
- Estela Reynoso
- Instituto de Astronomía y Física del Espacio (IAFE) , Av. Int. Guiraldes 2620, Pabellón IAFE, Ciudad Universitaria, 1428 Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina
- David Moffett
- Department of Physics, Furman University , Greenville, SC 29613, USA
- Paolo Soffitta
- ORCiD
- INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali , Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
- Doug Swartz
- ORCiD
- Science and Technology Institute, Universities Space Research Association , Huntsville, AL 35805, USA
- Philip Kaaret
- ORCiD
- NASA Marshall Space Flight Center , Huntsville, AL 35812, USA
- Luca Baldini
- ORCiD
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Pisa, Largo B. Pontecorvo 3, I-56127 Pisa, Italy; Dipartimento di Fisica, Università di Pisa , Largo B. Pontecorvo 3, I-56127 Pisa, Italy
- Enrico Costa
- ORCiD
- INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali , Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
- C.-Y. Ng
- ORCiD
- Department of Physics, The University of Hong Kong , Pokfulam, Hong Kong, People’s Republic of China
- Dawoon E. Kim
- ORCiD
- INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali , Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy; Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Roma “La Sapienza ,” Piazzale Aldo Moro 5, I-00185 Roma, Italy; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Roma “Tor Vergata,” Via della Ricerca Scientifica 1, I-00133 Roma, Italy
- Victor Doroshenko
- ORCiD
- Institut für Astronomie und Astrophysik, Universität Tübingen , Sand 1, D-72076 Tübingen, Germany
- Steven R. Ehlert
- ORCiD
- NASA Marshall Space Flight Center , Huntsville, AL 35812, USA
- Jeremy Heyl
- ORCiD
- University of British Columbia , Vancouver, BC V6T 1Z4, Canada
- Frédéric Marin
- ORCiD
- Université de Strasbourg , CNRS, Observatoire Astronomique de Strasbourg, UMR 7550, F-67000 Strasbourg, France
- Tsunefumi Mizuno
- ORCiD
- Hiroshima Astrophysical Science Center, Hiroshima University , 1-3-1 Kagamiyama, Higashi-Hiroshima, Hiroshima 739-8526, Japan
- Melissa Pesce-Rollins
- ORCiD
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Pisa, Largo B. Pontecorvo 3, I-56127 Pisa, Italy
- Carmelo Sgrò
- ORCiD
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Pisa, Largo B. Pontecorvo 3, I-56127 Pisa, Italy
- Toru Tamagawa
- ORCiD
- RIKEN Cluster for Pioneering Research , 2-1 Hirosawa, Wako, Saitama 351-0198, Japan
- Martin C. Weisskopf
- ORCiD
- NASA Marshall Space Flight Center , Huntsville, AL 35812, USA
- Fei Xie
- ORCiD
- INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali , Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy; Guangxi Key Laboratory for Relativistic Astrophysics, School of Physical Science and Technology , Guangxi University, Nanning 530004, People's Republic of China
- Iván Agudo
- ORCiD
- Instituto de Astrofísica de AndalucíaCSIC , Glorieta de la Astronomía s/n, E-18008 Granada, Spain
- Lucio A. Antonelli
- ORCiD
- INAF Osservatorio Astronomico di Roma , Via Frascati 33, I-00078 Monte Porzio Catone (RM), Italy; Space Science Data Center, Agenzia Spaziale Italiana , Via del Politecnico snc, I-00133 Roma, Italy
- Matteo Bachetti
- ORCiD
- INAF Osservatorio Astronomico di Cagliari , Via della Scienza 5, I-09047 Selargius (CA), Italy
- Wayne H. Baumgartner
- ORCiD
- NASA Marshall Space Flight Center , Huntsville, AL 35812, USA
- Ronaldo Bellazzini
- ORCiD
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Pisa, Largo B. Pontecorvo 3, I-56127 Pisa, Italy
- Stefano Bianchi
- ORCiD
- Dipartimento di Matematica e Fisica, Università degli Studi Roma Tre , Via della Vasca Navale 84, I-00146 Roma, Italy
- Stephen D. Bongiorno
- ORCiD
- NASA Marshall Space Flight Center , Huntsville, AL 35812, USA
- Raffaella Bonino
- ORCiD
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Torino, Via Pietro Giuria 1, I-10125 Torino, Italy; Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Torino , Via Pietro Giuria 1, I-10125 Torino, Italy
- Alessandro Brez
- ORCiD
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Pisa, Largo B. Pontecorvo 3, I-56127 Pisa, Italy
- Fiamma Capitanio
- ORCiD
- INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali , Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
- Simone Castellano
- ORCiD
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Pisa, Largo B. Pontecorvo 3, I-56127 Pisa, Italy
- Elisabetta Cavazzuti
- ASI—Agenzia Spaziale Italiana , Via del Politecnico snc, I-00133 Roma, Italy
- Chien-Ting Chen
- ORCiD
- Science and Technology Institute, Universities Space Research Association , Huntsville, AL 35805, USA
- Stefano Ciprini
- ORCiD
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Roma “Tor Vergata,” Via della Ricerca Scientifica 1, I-00133 Roma, Italy; Space Science Data Center, Agenzia Spaziale Italiana , Via del Politecnico snc, I-00133 Roma, Italy
- Alessandra De Rosa
- ORCiD
- INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali , Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
- Ettore Del Monte
- ORCiD
- INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali , Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
- Laura Di Gesu
- ORCiD
- ASI—Agenzia Spaziale Italiana , Via del Politecnico snc, I-00133 Roma, Italy
- Niccolò Di Lalla
- ORCiD
- Department of Physics and Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, Stanford University , Stanford, CA 94305, USA
- Alessandro Di Marco
- ORCiD
- INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali , Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
- Immacolata Donnarumma
- ORCiD
- ASI—Agenzia Spaziale Italiana , Via del Politecnico snc, I-00133 Roma, Italy
- Michal Dovčiak
- ORCiD
- Astronomical Institute of the Czech Academy of Sciences , Boční II 1401/1, 14100 Praha 4, Czech Republic
- Teruaki Enoto
- ORCiD
- RIKEN Cluster for Pioneering Research , 2-1 Hirosawa, Wako, Saitama 351-0198, Japan
- Yuri Evangelista
- ORCiD
- INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali , Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
- Sergio Fabiani
- ORCiD
- INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali , Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
- Javier A. Garcia
- ORCiD
- California Institute of Technology , Pasadena, CA 91125, USA
- Shuichi Gunji
- ORCiD
- Yamagata University ,1-4-12 Kojirakawa-machi, Yamagata-shi 990-8560, Japan
- Kiyoshi Hayashida
- Osaka University , 1-1 Yamadaoka, Suita, Osaka 565-0871, Japan
- Wataru Iwakiri
- ORCiD
- International Center for Hadron Astrophysics, Chiba University , Chiba 263-8522, Japan
- Svetlana G. Jorstad
- ORCiD
- Institute for Astrophysical Research, Boston University , 725 Commonwealth Avenue, Boston, MA 02215, USA; Department of Astrophysics, St. Petersburg State University , Universitetsky pr. 28, Petrodvoretz, 198504 St. Petersburg, Russia
- Fabian Kislat
- ORCiD
- Department of Physics and Astronomy and Space Science Center, University of New Hampshire , Durham, NH 03824, USA
- Vladimir Karas
- ORCiD
- Astronomical Institute of the Czech Academy of Sciences , Boční II 1401/1, 14100 Praha 4, Czech Republic
- Takao Kitaguchi
- RIKEN Cluster for Pioneering Research , 2-1 Hirosawa, Wako, Saitama 351-0198, Japan
- Jeffery J. Kolodziejczak
- ORCiD
- NASA Marshall Space Flight Center , Huntsville, AL 35812, USA
- Henric Krawczynski
- ORCiD
- Physics Department and McDonnell Center for the Space Sciences, Washington University in St. Louis , St. Louis, MO 63130, USA
- Fabio La Monaca
- ORCiD
- INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali , Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
- Luca Latronico
- ORCiD
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Torino, Via Pietro Giuria 1, I-10125 Torino, Italy
- Ioannis Liodakis
- ORCiD
- Finnish Centre for Astronomy with ESO, 20014 University of Turku , Finland
- Simone Maldera
- ORCiD
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Torino, Via Pietro Giuria 1, I-10125 Torino, Italy
- Alberto Manfreda
- ORCiD
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Napoli, Strada Comunale Cinthia, I-80126 Napoli, Italy
- Andrea Marinucci
- ORCiD
- ASI—Agenzia Spaziale Italiana , Via del Politecnico snc, I-00133 Roma, Italy
- Alan P. Marscher
- ORCiD
- Institute for Astrophysical Research, Boston University , 725 Commonwealth Avenue, Boston, MA 02215, USA
- Herman L. Marshall
- ORCiD
- MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology , 77 Massachusetts Avenue, Cambridge, MA 02139, USA
- Giorgio Matt
- ORCiD
- Dipartimento di Matematica e Fisica, Università degli Studi Roma Tre , Via della Vasca Navale 84, I-00146 Roma, Italy
- Ikuyuki Mitsuishi
- Graduate School of Science, Division of Particle and Astrophysical Science, Nagoya University , Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya, Aichi 464-8602, Japan
- Fabio Muleri
- ORCiD
- INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali , Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
- Michela Negro
- ORCiD
- University of Maryland , Baltimore County, Baltimore, MD 21250, USA; NASA Goddard Space Flight Center , Greenbelt, MD 20771, USA; Center for Research and Exploration in Space Science and Technology, NASA/GSFC , Greenbelt, MD 20771, USA
- Stephen L. O’Dell
- ORCiD
- NASA Marshall Space Flight Center , Huntsville, AL 35812, USA
- Nicola Omodei
- ORCiD
- Department of Physics and Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, Stanford University , Stanford, CA 94305, USA
- Chiara Oppedisano
- ORCiD
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Torino, Via Pietro Giuria 1, I-10125 Torino, Italy
- Alessandro Papitto
- ORCiD
- INAF Osservatorio Astronomico di Roma , Via Frascati 33, I-00078 Monte Porzio Catone (RM), Italy
- George G. Pavlov
- ORCiD
- Department of Astronomy and Astrophysics, Pennsylvania State University , University Park, PA 16802, USA
- Abel L. Peirson
- ORCiD
- Department of Physics and Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, Stanford University , Stanford, CA 94305, USA
- Matteo Perri
- ORCiD
- INAF Osservatorio Astronomico di Roma , Via Frascati 33, I-00078 Monte Porzio Catone (RM), Italy; Space Science Data Center, Agenzia Spaziale Italiana , Via del Politecnico snc, I-00133 Roma, Italy
- Pierre-Olivier Petrucci
- ORCiD
- Université Grenoble Alpes , CNRS, IPAG, F-38000 Grenoble, France
- Maura Pilia
- ORCiD
- INAF Osservatorio Astronomico di Cagliari , Via della Scienza 5, I-09047 Selargius (CA), Italy
- Andrea Possenti
- ORCiD
- INAF Osservatorio Astronomico di Cagliari , Via della Scienza 5, I-09047 Selargius (CA), Italy
- Juri Poutanen
- ORCiD
- Department of Physics and Astronomy, 20014 University of Turku , Finland
- Simonetta Puccetti
- ORCiD
- Space Science Data Center, Agenzia Spaziale Italiana , Via del Politecnico snc, I-00133 Roma, Italy
- Brian D. Ramsey
- ORCiD
- NASA Marshall Space Flight Center , Huntsville, AL 35812, USA
- John Rankin
- ORCiD
- INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali , Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
- Ajay Ratheesh
- ORCiD
- INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali , Via del Fosso del Cavaliere 100, I-00133 Roma, Italy
- Oliver Roberts
- ORCiD
- Science and Technology Institute, Universities Space Research Association , Huntsville, AL 35805, USA
- Roger W. Romani
- ORCiD
- Department of Physics and Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, Stanford University , Stanford, CA 94305, USA
- Gloria Spandre
- ORCiD
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Pisa, Largo B. Pontecorvo 3, I-56127 Pisa, Italy
- Fabrizio Tavecchio
- ORCiD
- INAF Osservatorio Astronomico di Brera , Via E. Bianchi 46, I-23807 Merate (LC), Italy
- Roberto Taverna
- ORCiD
- Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università degli Studi di Padova , Via Marzolo 8, I-35131 Padova, Italy
- Yuzuru Tawara
- Graduate School of Science, Division of Particle and Astrophysical Science, Nagoya University , Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya, Aichi 464-8602, Japan
- Allyn F. Tennant
- ORCiD
- NASA Marshall Space Flight Center , Huntsville, AL 35812, USA
- Nicholas E. Thomas
- ORCiD
- NASA Marshall Space Flight Center , Huntsville, AL 35812, USA
- Francesco Tombesi
- ORCiD
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Roma “Tor Vergata,” Via della Ricerca Scientifica 1, I-00133 Roma, Italy; Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Roma “Tor Vergata ,” Via della Ricerca Scientifica 1, I-00133 Roma, Italy; Department of Astronomy, University of Maryland , College Park, MD 20742, USA
- Alessio Trois
- ORCiD
- INAF Osservatorio Astronomico di Cagliari , Via della Scienza 5, I-09047 Selargius (CA), Italy
- Sergey S. Tsygankov
- ORCiD
- Department of Physics and Astronomy, 20014 University of Turku , Finland
- Roberto Turolla
- ORCiD
- Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università degli Studi di Padova , Via Marzolo 8, I-35131 Padova, Italy; Mullard Space Science Laboratory, University College London , Holmbury St Mary, Dorking, Surrey RH5 6NT, UK
- Kinwah Wu
- ORCiD
- Mullard Space Science Laboratory, University College London , Holmbury St Mary, Dorking, Surrey RH5 6NT, UK
- Silvia Zane
- ORCiD
- Mullard Space Science Laboratory, University College London , Holmbury St Mary, Dorking, Surrey RH5 6NT, UK
- DOI
- https://doi.org/10.3847/1538-4357/acf3e6
- Journal volume & issue
-
Vol. 957,
no. 1
p. 55
Abstract
Young supernova remnants strongly modify the surrounding magnetic fields, which in turn play an essential role in accelerating cosmic rays (CRs). The X-ray polarization measurements probe magnetic field morphology and turbulence at the immediate acceleration site. We report the X-ray polarization distribution in the northeastern shell of SN 1006 from a 1 Ms observation with the Imaging X-ray Polarimetry Explorer. We found an average polarization degree of 22.4% ± 3.5% and an average polarization angle of −45.°4 ± 4.°5 (measured on the plane of the sky from north to east). The X-ray polarization angle distribution reveals that the magnetic fields immediately behind the shock in the northeastern shell of SN 1006 are nearly parallel to the shock normal or radially distributed, similar to that in the radio observations, and consistent with the quasi-parallel CR acceleration scenario. The X-ray emission is marginally more polarized than that in the radio band. The X-ray polarization degree of SN 1006 is much larger than that in Cas A and Tycho, together with the relatively tenuous and smooth ambient medium of the remnant, favoring that CR-induced instabilities set the magnetic turbulence in SN 1006, and CR acceleration is environment-dependent.
Keywords
