Откакто за първи път са открити в края на 60-те, пулсарите продължават да очароват астрономите. Въпреки че хиляди от тези пулсиращи, въртящи се звезди са наблюдавани през последните пет десетилетия, има много за тях, които продължават да ни избягват. Например, докато някои излъчват както радио, така и гама-импулси, други са ограничени до радио или гама лъчение.
Въпреки това, благодарение на двойка проучвания от два международни екипа от астрономи, може да се доближим до разбирането защо това е така. Разчитайки на данните, събрани от рентгеновата обсерватория на Чандра от два пулсара (Geminga и B0355 + 54), екипите успяха да покажат как могат да бъдат свързани техните емисии и основната структура на техните мъглявини (които наподобяват медузи).
Тези проучвания, „Наблюдения на дълбоки чандри върху пулсарската мъглявина на вятъра, създадени от PSR B0355 + 54“ и „Озадачаваща пулсарска мъглявина на Geminga“ бяха публикувани в Астрофизичното пътуванел. И за двамата екипите разчитаха на рентгенови данни от обсерваторията Чандра, за да разгледат пулсарите Geminga и B0355 + 54 и свързаните с тях пулсарни вятърни мъглявини (PWN).
Разположени на 800 и 3400 светлинни години от Земята (съответно), пулсарите Geminga и B0355 + 54 са доста сходни. Освен че имат подобни периоди на въртене (5 пъти в секунда), те също са приблизително на една и съща възраст (~ 500 милиона години). Geminga обаче излъчва само гама-лъчи, докато B0355 + 54 е един от най-ярките известни радиопулсари, но не излъчва видими гама лъчи.
Нещо повече, техните PWN са структурирани по различен начин. Въз основа на композитни изображения, създадени с помощта на рентгенови данни на Chandra и инфрачервени данни на Spitzer, единият прилича на медуза, чиито пътечки са отпуснати, а другият прилича на медуза, която е затворена и огъната. Както Бетина Поселт - старши научен сътрудник в катедрата по астрономия и астрофизика в щата Пен, и водещият автор на изследването на Geminga - каза за Space Magazine по имейл:
„Данните от Чандра доведоха до две много различни рентгенови снимки на мъглявините на пулсарния вятър около пулсарите Geminga и PSR B0355 + 54. Докато Geminga има ясно изразена структура с три опашки, изображението на PSR B0355 + 54 показва една широка опашка с няколко подструктури. "
По всяка вероятност опашките на Geminga и B0355 + 54 са тесни струи, излъчвани от въртящите се полюси на пулсара. Тези струи лежат перпендикулярно на формата на поничка (известен още като торус), който заобикаля екваториалните области на пулсарите. Както заяви Ноел Клинглер, аспирант в университета Джордж Вашингтон и автор на книгата B0355 + 54, каза пред сп. Space Magazine по имейл:
„Междузвездната среда (ISM) не е перфектен вакуум, тъй като и двата пулсара се плуват в космоса със стотици километри в секунда, следеното количество газ в ISM упражнява налягане, като по този начин изтласква назад / огъване на пулсарните вятърни мъглявини зад пулсарите, както е показано на изображенията, получени от рентгеновата обсерватория Чандра. "
Изглежда, че техните структури се дължат на разположението им спрямо Земята. В случая на Geminga, изгледът на тора е край, докато струите сочат към страните. В случая на B0355 + 54, торът се вижда лице, докато струите сочат както към Земята, така и извън нея. От нашата гледна точка тези струи изглеждат така, сякаш са една върху друга, поради което изглежда, че има двойна опашка. Както го описва Поселт:
„И двете структури могат да се обяснят с един и същ общ модел на пулсарни вятърни мъглявини. Причините за различните изображения са (а) нашата гледна точка и (б) колко бърза и накъде се движи пулсарът. Като цяло, наблюдаваните структури на такива пулсарни вятърни мъглявини могат да бъдат описани с екваториален торус и полярни струи. Торусът и струите могат да бъдат засегнати (напр. Огънати струи) от "вятъра на главата" от междузвездната среда, в която се движи пулсара. В зависимост от нашия ъгъл на наблюдение на тора, струите и движението на пулсара, различни снимки се откриват от рентгеновата обсерватория Чандра. Geminga се вижда „отстрани“ (или ръба на тора) с струите, грубо разположени в небесната равнина, докато за B0355 + 54 гледаме почти директно към един от полюсите. “
Тази ориентация би могла също да помогне да се обясни защо двата пулсара изглежда излъчват различни видове електромагнитно излъчване. По принцип магнитните полюси - които са близо до техните въртящи се полюси - са мястото, откъдето се смята, че идват радиоизлъчванията на пулсар. Междувременно се смята, че гама лъчите се излъчват по въртящия се екватор на Пулсар, където се намира торът.
„Изображенията разкриват, че виждаме Geminga от ръб нататък (т.е. гледайки екватора му), защото виждаме рентгенови лъчи от частици, изстреляни в двете струи (които първоначално са подравнени с радио лъчите), които са насочени към небето , а не на Земята - каза Клинглер. „Това обяснява защо виждаме само Гама-лъчи импулси от Geminga. Изображенията също така показват, че ние гледаме на B0355 + 54 от гледна точка отгоре надолу (т.е. над един от полюсите, гледайки в струите). И така, докато пулсарът се върти, центърът на радио лъча се измества по Земята и ние откриваме импулсите; но гама-лъчите се изстрелват направо от екватора на пулсара, така че ние не ги виждаме от B0355. "
„Геометричните ограничения на всеки пулсар (къде са полюсите и екватора) от мъглявините на пулсарния вятър помагат да се обяснят находките по отношение на радио- и гама-импулсите на тези две неутронни звезди“, каза Поселт. „Например, Geminga изглежда радио тихо (без силни радиоимпулси), защото нямаме директен изглед към полюсите, а импулсното радиоизлъчване се смята, че се генерира в регион, близък до полюсите. Но Geminga показва силни пулсации на гама-лъчи, тъй като те не се произвеждат на полюсите, а по-близо до екваториалния регион. "
Тези наблюдения бяха част от по-мащабна кампания за проучване на шест пулсара, за които се вижда, че излъчват гама-лъчи. Тази кампания се ръководи от Роджър Романи от Станфордския университет със съдействието на астрономи и изследователи от GWU (Олег Каргалцев), Университета в Пен (Джордж Павлов) и Харвардския университет (Патрик Слейн).
Тези изследвания не само проливат нова светлина върху свойствата на пулсарните вятърни мъглявини, но и предоставят наблюдателни доказателства, за да помогнат на астрономите да създадат по-добри теоретични модели на пулсари. В допълнение, проучвания като тези - които изследват геометрията на пулсарните магнитосфери - биха могли да позволят на астрономите да преценят по-добре общия брой на избухнали звезди в нашата галактика.
Познавайки обхвата на ъглите, под които се откриват пулсари, те трябва да могат да преценят по-добре количеството, което не се вижда от Земята. И още един начин, по който астрономите работят, за да намерят небесните обекти, които биха могли да дебнат в слепите петна на човечеството!
