Od svojho prvého objavenia koncom 60. rokov minulého storočia pulzary fascinovali astronómov. Aj keď v posledných piatich desaťročiach boli pozorované tisíce týchto pulzujúcich, rotujúcich hviezd, stále existuje mnoho z nich, ktoré nás stále unikajú. Napríklad, zatiaľ čo niektoré vysielajú rádiové aj gama lúčové impulzy, iné sú obmedzené na rádiové alebo gama žiarenie.
Avšak vďaka dvojici štúdií od dvoch medzinárodných tímov astronómov sa môžeme priblížiť k pochopeniu, prečo to tak je. Na základe údajov zhromaždených röntgenovým observatóriom Chandra dvoch pulzarov (Geminga a B0355 + 54) dokázali tímy ukázať, ako by mohli súvisieť ich emisie a základná štruktúra ich hmlovín (ktoré sa podobajú medúzy).
Tieto štúdie, „Hlboké Chandra pozorovania hmloviny Pulsar vetra, ktorú vytvoril PSR B0355 + 54“, a „Hmlovina Pulsar v hmle Geminga“, boli uverejnené v Astrofyzikálna cestal. Pri oboch sa tímy spoliehali na röntgenové údaje z observatória Chandra, aby preskúmali pulzary Geminga a B0355 + 54 a ich pridružené hmloviny vetra Pulsar (PWN).
Pulzary Geminga a B0355 + 54 sa nachádzajú 800 a 3400 svetelných rokov od Zeme (v tomto poradí). Okrem toho, že majú podobné rotačné obdobia (5-krát za sekundu), majú tiež približne rovnaký vek (~ 500 miliónov rokov). Geminga však vysiela iba gama-lúčové impulzy, zatiaľ čo B0355 + 54 je jedným z najjasnejších známych rádiových pulzarov, ale nevydáva žiadne pozorovateľné gama lúče.
A čo viac, ich PWN sú štruktúrované úplne inak. Na základe zložených snímok vytvorených pomocou röntgenových údajov Chandra a infračervených údajov Spitzer sa jedna podobá medúze, ktorej úponky sú uvoľnené, zatiaľ čo druhá vyzerá ako medúza, ktorá je uzavretá a ohnutá. Ako Bettina Posselt - vedecká spolupracovníčka na Katedre astronómie a astrofyziky v štáte Penn State a hlavná autorka štúdie Geminga - informovala Space Magazine e-mailom:
„Údaje z Chandry viedli k dvom veľmi odlišným röntgenovým snímkam pulzárnej veternej hmloviny okolo pulzarov Geminga a PSR B0355 + 54. Zatiaľ čo Geminga má zreteľnú štruktúru troch chvostov, obrázok PSR B0355 + 54 zobrazuje jeden široký chvost s niekoľkými subštruktúrami. “
Je veľmi pravdepodobné, že chvosty Geminga a B0355 + 54 sú úzkymi tryskami, ktoré vychádzajú z spinových pólov pulzaru. Tieto trysky ležia kolmo na disk v tvare šišky (aka. Torus), ktorý obklopuje rovníkové oblasti pulzarov. Ako Noel Klingler, postgraduálny študent na George Washington University a autor príspevku B0355 + 54, povedal časopisu Space Magazine e-mailom:
„Medzihviezdne médium (ISM) nie je dokonalé vákuum, takže keď obidve tieto pulzary pluhujú priestorom pri stovkách kilometrov za sekundu, stopové množstvo plynu v ISM vyvíja tlak, čím tlačí / ohýba pulzárne veterné hmloviny za pulsármi, ako je znázornené na obrázkoch získaných röntgenovým observatóriom Chandra. “
Zdá sa, že ich zjavné štruktúry sú dôsledkom ich dispozície voči Zemi. V prípade Gemingy je pohľad na torus okrajový, zatiaľ čo trysky smerujú do strán. V prípade B0355 + 54 je torus viditeľný tvárou v tvár, zatiaľ čo prúdy smerujú k Zemi aj od nej. Z nášho výhodného pohľadu tieto trysky vyzerajú akoby boli na sebe, čo spôsobuje, že má dvojitý chvost. Ako Posselt opisuje:
„Obe štruktúry je možné vysvetliť rovnakým všeobecným modelom pulzárnych veterných hmlovín. Dôvody rôznych snímok sú (a) naša perspektíva pohľadu a (b) rýchlosť a rýchlosť pohybu pulzaru. Vo všeobecnosti možno pozorovateľné štruktúry takýchto pulzárnych veterných hmlovín opísať pomocou rovníkového torusu a polárnych prúdov. Torus a trysky môžu byť ovplyvnené (napr. Ohnuté trysky) „vetrom hlavy“ z medzihviezdneho média, do ktorého sa pulzar pohybuje. V závislosti od uhla pohľadu torusu, trysiek a pohybu pulzaru sú rôzne obrazy detekované röntgenové observatórium Chandra. Geminga je videná „zboku“ (alebo zboku oproti torusu), pričom trysky ostávajú zhruba v rovine oblohy, zatiaľ čo pri B0355 + 54 hľadíme takmer priamo na jeden z pólov. “
Táto orientácia by tiež mohla pomôcť vysvetliť, prečo sa zdá, že tieto dva pulzary vyžarujú rôzne typy elektromagnetického žiarenia. V zásade sú magnetické póly, ktoré sa nachádzajú blízko ich spinových pólov, pravdepodobne zdrojom elektromagnetického vyžarovania pulzaru. Medzitým sa predpokladá, že gama lúče sú emitované pozdĺž spinového rovníka pulzaru, kde je umiestnený torus.
„Obrázky ukazujú, že vidíme Gemingu z okraja (tj pri pohľade na jej rovník), pretože vidíme röntgenové lúče z častíc vypustených do dvoch trysiek (ktoré sú pôvodne zarovnané s rádiovými lúčmi), ktoré sú namierené do neba. a nie na Zemi, “povedal Klingler. „Toto vysvetľuje, prečo vidíme iba gama lúče od spoločnosti Geminga. Obrázky tiež naznačujú, že sa pozeráme na B0355 + 54 z perspektívy zhora nadol (t. J. Nad jedným z pólov, pozeráme sa do prúdov). Tak ako sa pulzar otáča, stred rádiového lúča sa zametá po celej Zemi a detegujeme pulzy; ale gama lúče sú vypustené priamo z pulzárneho rovníka, takže ich nevidíme z B0355. “
"Geometrické obmedzenia na každom pulzare (kde sú póly a rovník) z pulzárnej veternej hmloviny pomáhajú vysvetliť zistenia týkajúce sa rádiových a gama lúčov týchto dvoch neutrónových hviezd," uviedol Posselt. „Napríklad, Geminga sa zdá byť rádovo tichá (žiadne silné rádiové impulzy), pretože nemáme priamy výhľad na póly a predpokladá sa, že pulzné rádiové emisie sa generujú v oblasti blízko pólov. Geminga však vykazuje silné pulzy gama žiarenia, pretože sa nevyrábajú na póloch, ale sú bližšie k rovníkovej oblasti. “
Tieto pozorovania boli súčasťou väčšej kampane zameranej na štúdium šiestich pulzarov, o ktorých sa zistilo, že emitujú gama lúče. Túto kampaň vedie Roger Romani zo Stanfordskej univerzity v spolupráci s astronómami a výskumníkmi z GWU (Oleg Kargaltsev), Penn State University (George Pavlov) a Harvard University (Patrick Slane).
Tieto štúdie nielenže vrhajú nové svetlo na vlastnosti pulzárnych veterných hmlovín, ale poskytujú aj pozorovacie dôkazy, ktoré pomôžu astronómom vytvoriť lepšie teoretické modely pulzarov. Štúdie podobné týmto, ktoré skúmajú geometriu pulzárnych magnetosfér, by navyše mohli astronómom umožniť lepšie odhadnúť celkový počet explodovaných hviezd v našej galaxii.
Poznaním rozsahu uhlov, pri ktorých sú pulzary detegovateľné, by mali byť schopné lepšie odhadnúť množstvo, ktoré nie je viditeľné zo Zeme. Ďalším spôsobom, ako astronómovia pracujú na hľadaní nebeských predmetov, ktoré by mohli byť číhajúce na slepých miestach ľudstva!
