Od svého prvního objevení na konci 60. let minulého století pulzary fascinovaly astronomy. Přestože v posledních pěti desetiletích byly pozorovány tisíce těchto pulzujících, spřádajících se hvězd, stále existuje mnoho z nich, které nás stále unikají. Například zatímco někteří vysílají jak radiové, tak gama pulsy, jiné jsou omezeny na radiační nebo gama záření.
Díky dvojici studií dvou mezinárodních týmů astronomů se však můžeme blíže seznámit s tím, proč tomu tak je. Týmy se spoléhaly na údaje shromážděné rentgenovou observatoří Chandra dvou pulsarů (Geminga a B0355 + 54), dokázaly ukázat, jak mohou souviset jejich emise a základní struktura jejich mlhovin (které se podobají medúzy).
Tyto studie „Deep Chandra Observations of the Pulsar Wind Mlhovina Created by PSR B0355 + 54“ a „Geminga's Puzzling Pulsar Wind Mlhovina“ byly zveřejněny v Astrofyzikální cestal. Pro oba se týmy spoléhaly na rentgenová data z observatoře Chandra, aby prozkoumaly pulsary Geminga a B0355 + 54 a jejich přidružené mlhoviny větru pulsaru (PWN).
Pulzary Geminga a B0355 + 54 se nacházejí 800 a 3400 světelných let od Země (v tomto pořadí) a jsou docela podobné. Kromě toho, že mají podobná rotační období (5krát za sekundu), mají také přibližně stejný věk (~ 500 milionů let). Geminga však emituje pouze gama pulsy, zatímco B0355 + 54 je jedním z nejjasnějších známých rádiových pulsarů, ale nevyzařuje žádné pozorovatelné gama paprsky.
A co víc, jejich PWN jsou strukturovány zcela odlišně. Na základě kompozitních obrázků vytvořených pomocí rentgenových dat Chandra a infračervených dat Spitzer se jeden podobá medúze, jejíž úponky jsou uvolněné, zatímco druhý vypadá jako medúza, která je uzavřená a ohnutá. Jako Bettina Posselt - vedoucí vědecká pracovnice na Katedře astronomie a astrofyziky ve státě Penn a hlavní autorka studie Geminga - řekl časopisu Space Magazine e-mailem:
„Data z Chandry vedla ke dvěma velmi odlišným rentgenovým snímkům pulsarové větrné mlhoviny kolem pulsarů Geminga a PSR B0355 + 54. Zatímco Geminga má zřetelnou strukturu se třemi ocasy, obrázek PSR B0355 + 54 ukazuje jeden široký ocas s několika substrukturami. “
S velkou pravděpodobností jsou ocasy Geminga a B0355 + 54 úzkými tryskami vycházejícími z rotačních pólů pulsaru. Tyto trysky leží kolmo k disku ve tvaru koblihy (aka. Torus), který obklopuje rovníkové oblasti pulsarů. Jako Noel Klingler, postgraduální student na George Washington University a autor příspěvku B0355 + 54, řekl časopisu Space Magazine e-mailem:
"Mezihvězdné médium (ISM) není dokonalé vakuum, takže jak oba tyto pulsary pluhují vesmírem stovky kilometrů za sekundu, stopové množství plynu v ISM vyvíjí tlak, čímž tlačí zpět / ohýbá mlhoviny pulsarového větru za pulsary, jak je vidět na obrázcích získaných rentgenovou observatoří Chandra. “
Jejich zjevné struktury se zdají být způsobeny jejich dispozicí vůči Zemi. V případě Gemingy je pohled na torus okrajový, zatímco trysky směřují do stran. V případě B0355 + 54 je torus vidět čelem, zatímco trysky směřují jak k Zemi, tak od ní. Z našeho výhodného pohledu tyto trysky vypadají, jako by byly na sobě, což je to, co způsobuje, že má dvojitý ocas. Jak Posselt popisuje:
"Obě struktury lze vysvětlit stejným obecným modelem pulsarových větrných mlhovin." Důvody pro různé obrazy jsou (a) naše perspektiva pohledu a (b) jak rychle a kam se pulsar pohybuje. Obecně lze pozorovatelné struktury takových pulsarových větrných mlhovin popsat pomocí rovníkového torusu a polárních proudů. Torus a trysky mohou být ovlivněny (např. Ohnuté trysky) „čelním větrem“ z mezihvězdného média, ve kterém se pulsar pohybuje. V závislosti na úhlu pozorování torusu, trysek a pohybu pulsaru jsou různé obrazy detekovány rentgenová observatoř Chandra. Geminga je vidět „z boku“ (nebo na boku vzhledem k torusu) s tryskami zhruba umístěnými v rovině oblohy, zatímco u B0355 + 54 se díváme téměř přímo na jeden z pólů. “
Tato orientace by také mohla pomoci vysvětlit, proč se zdá, že tyto dva pulsary vyzařují různé typy elektromagnetického záření. V zásadě jsou magnetické póly, které jsou blízko jejich spinovým pólům, věřeny, že pocházejí pulsarské rádiové emise. Mezitím se věří, že gama paprsky jsou emitovány podél pulsarova rotačního rovníku, kde je umístěn torus.
"Snímky ukazují, že vidíme Geminga z okraje (tj. Při pohledu na jeho rovník), protože vidíme rentgenové paprsky z částic vypuštěných do dvou paprsků (které jsou původně zarovnané s rádiovými paprsky), které jsou namířeny do nebe a ne na Zemi, “řekl Klingler. "To vysvětluje, proč vidíme pouze gama pulsy od Gemingy." Obrázky také ukazují, že se díváme na B0355 + 54 z pohledu shora dolů (tj. Nad jedním z pólů, díváme se do trysek). Když se pulsar otáčí, střed rádiového paprsku zametá po Zemi a detekujeme pulzy; ale paprsky gama jsou vypuštěny přímo z pulsarova rovníku, takže je nevidíme z B0355. “
"Geometrická omezení na každém pulsaru (kde jsou póly a rovník) z pulsarových větrných mlhovin pomáhají vysvětlit zjištění týkající se rádiových a gama paprsků těchto dvou neutronových hvězd," řekl Posselt. „Například se Geminga jeví jako tichý (bez silných rádiových pulzů), protože nemáme přímý výhled na póly a zdá se, že pulzní rádiové emise jsou generovány v oblasti blízko pólu. Geminga však vykazuje silné pulsy gama paprsků, protože nejsou produkovány na pólech, ale blíže k rovníkové oblasti. “
Tato pozorování byla součástí větší kampaně za účelem studia šesti pulsarů, u nichž bylo pozorováno, že emitují paprsky gama. Tuto kampaň vede Roger Romani ze Stanfordské univerzity ve spolupráci s astronomy a vědci z GWU (Oleg Kargaltsev), Penn State University (George Pavlov) a Harvard University (Patrick Slane).
Nejen, že tyto studie vrhají nové světlo na vlastnosti pulsarových větrných mlhovin, ale také poskytují pozorovací důkazy, které pomáhají astronomům vytvářet lepší teoretické modely pulsarů. Studie, jako jsou tyto, které zkoumají geometrii pulsarových magnetosfér, by navíc mohly astronomům umožnit lépe odhadnout celkový počet explodovaných hvězd v naší galaxii.
Zná-li rozsah úhlů, ve kterých jsou pulzary detekovatelné, měly by být schopny lépe odhadnout množství, které není ze Země viditelné. Dalším způsobem, jakým astronomové pracují na nalezení nebeských objektů, které by se mohly skrývat v mrtvých bodech lidstva!
