Od jejich prvního objevení na konci 60. let 20. století nepřestávají pulsary fascinovat astronomy. I když byly v posledních pěti desetiletích pozorovány tisíce těchto pulzujících rotujících hvězd, je o nich mnoho, co nám stále uniká. Například, zatímco některé vyzařují jak rádiové, tak gama paprsky, jiné jsou omezeny buď na rádiové nebo gama záření.
Díky dvojici studií dvou mezinárodních týmů astronomů se však možná dostáváme blíže k pochopení, proč tomu tak je. Spoléhat se na data shromážděná společností rentgenová observatoř Chandra ze dvou pulsarů (Geminga a B0355+54 ), týmy byly schopny ukázat, jak mohou souviset jejich emise a základní struktura jejich mlhovin (které připomínají medúzy).
Tyto studie, „ Deep Chandra Pozorování větrné mlhoviny Pulsar Vytvořeno PSR B0355+54 ' a ' Gemingova záhadná pulsarová větrná mlhovina “ byly zveřejněny vAstrofyzikální deníka.U obou se týmy spoléhaly na rentgenová data z observatoře Chandra, aby prozkoumala pulsary Geminga a B0355+54 a jejich související pulsarové větrné mlhoviny (PWN).
Umělecký dojem rostoucího rentgenového milisekundového pulsaru. Poděkování: NASA/Goddard Space Flight Center/Dana Berry
Nachází se 800 a 3400 světelných let od Země (v tomto pořadí), pulsary Geminga a B0355+54 jsou si dost podobné. Kromě toho, že mají podobné rotační periody (5krát za sekundu), jsou také přibližně stejně staré (~500 milionů let). Geminga však vysílá 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 strukturována zcela odlišně. Na základě složených snímků vytvořených pomocí rentgenových dat Chandra a infračervených dat Spitzer, jeden připomíná medúzu, jejíž úponky jsou uvolněné, zatímco druhá vypadá jako medúza, která je uzavřená a ohnutá. Jak Bettina Posselt – vedoucí výzkumná pracovnice na katedře astronomie a astrofyziky v Penn State a hlavní autorka studie Geminga – řekla Universe Today prostřednictvím e-mailu:
„Data z Chandry vedla ke dvěma velmi odlišným rentgenovým snímkům pulsarových větrných mlhovin kolem pulsarů Geminga a PSR B0355+54. Zatímco Geminga má výraznou strukturu tří ocasů, obrázek PSR B0355+54 ukazuje jeden široký ocas s několika substrukturami.
Se vší pravděpodobností jsou ocasy Gemingy a B0355+54 úzké výtrysky vycházející z rotujících pólů pulsaru. Tyto výtrysky leží kolmo k disku ve tvaru koblihy (aka torus), který obklopuje rovníkové oblasti pulsarů. Jak Noel Klingler, postgraduální student na Univerzitě George Washingtona a autor článku B0355+54, řekl Universe Today prostřednictvím e-mailu:
„Mezihvězdné médium (ISM) není dokonalé vakuum, takže jak oba tyto pulsary brázdí vesmír rychlostí stovek kilometrů za sekundu, stopové množství plynu v ISM vyvíjí tlak, čímž tlačí a ohýbá pulsarové větrné mlhoviny. za pulsary, jak ukazují snímky získané rentgenovou observatoří Chandra.“
Zdá se, že jejich zdánlivé struktury jsou způsobeny jejich dispozicí vzhledem k Zemi. V případě Gemingy je pohled na torus ze strany, zatímco trysky směřují do stran. V případě B0355+54 je torus vidět tváří v tvář, zatímco výtrysky směřují jak k Zemi, tak od ní. Z našeho pohledu tyto trysky vypadají, jako by byly na sobě, a proto to vypadá, že mají dvojitý ocas. Jak to popisuje Posselt:
„Obě struktury lze vysvětlit stejným obecným modelem mlhovin pulsarového větru. Důvody pro různé obrázky 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 výtrysků. Anuloid a výtrysky mohou být ovlivněny (např. ohnuté výtrysky) „předním větrem“ z mezihvězdného prostředí, ve kterém se pulsar pohybuje. rentgenovou observatoř Chandra. Geminga je vidět „ze strany“ (nebo zboku vzhledem k torusu) s tryskami umístěnými zhruba 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 dva pulsary vyzařují různé typy elektromagnetického záření. V zásadě se předpokládá, že magnetické póly – které jsou blízko jejich spinovým pólům – pocházejí z pulsaru rádiové emise. Mezitím se věří, že gama paprsky jsou emitovány podél rotačního rovníku pulsaru, kde se nachází torus.
'Snímky odhalují, že vidíme Gemingu z boku (tj. při pohledu na její rovník), protože vidíme rentgenové paprsky z částic vypuštěných do dvou výtrysků (které jsou zpočátku zarovnány s rádiovými paprsky), které jsou namířeny k obloze. a ne na Zemi,“ řekl Klingler. 'To vysvětluje, proč vidíme pouze gama pulsy z Gemingy.' Obrázky také naznačují, že se díváme na B0355+54 z perspektivy shora dolů (tj. nad jedním z pólů při pohledu do trysek). Takže jak se pulsar otáčí, střed radiového paprsku prochází přes Zemi a my detekujeme pulsy; ale paprsky gama jsou vypouštěny přímo z rovníku pulsaru, takže je z B0355 nevidíme.“
Pohled na celou oblohu z Fermiho gama kosmického dalekohledu ukazující polohu Gemingy v Mléčné dráze. Poděkování: NASA/DOE/International LAT Team.
'Geometrická omezení na každém pulsaru (kde jsou póly a rovník) z mlhovin pulsarového větru pomáhají vysvětlit nálezy týkající se rádiových a gama pulsů těchto dvou neutronových hvězd,' řekl Posselt. 'Například Geminga se jeví jako radiotichá (žádné silné rádiové pulsy), protože nemáme přímý výhled na póly a předpokládá se, že pulzní rádiové emise jsou generovány v oblasti blízko pólů. Ale Geminga vykazuje silné pulsace gama záření, protože ty nevznikají na pólech, ale blíže k rovníkové oblasti.“
Tato pozorování byla součástí větší kampaně ke studiu šesti pulsarů, u kterých bylo pozorováno, že vyzařují gama záření. Tuto kampaň vede Roger Romani ze Stanfordské univerzity ve spolupráci s astronomy a výzkumníky 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. Kromě toho studie jako tyto – které zkoumají geometrii magnetosfér pulsaru – by mohly astronomům umožnit lépe odhadnout celkový počet explodovaných hvězd v naší galaxii.
Díky znalosti rozsahu úhlů, ve kterých jsou pulsary detekovatelné, by měli být schopni lépe odhadnout množství, které není ze Země viditelné. Další způsob, jakým astronomové pracují na nalezení nebeských objektů, které by mohly číhat v slepých úhlech lidstva!
https://svs.gsfc.nasa.gov/vis/a020000/a020100/a020136/a010205_pulsar_720p.mp4Další čtení: rentgenová observatoř Chandra