Оскільки вони були вперше виявлені наприкінці 1960-х, пульсари продовжували захоплювати астрономів. Незважаючи на те, що тисячі цих пульсуючих, що крутяться зірок спостерігали протягом останніх п'яти десятиліть, багато про них продовжує уникати. Наприклад, хоча одні випромінюють як радіо, так і гамма-імпульси, інші обмежуються або радіо-, або гамма-випромінюванням.
Однак, завдяки парі досліджень двох міжнародних команд астрономів, ми можемо наблизитися до розуміння того, чому це відбувається. Спираючись на дані, зібрані рентгенівською обсерваторією Чандри з двох пульсарів (Geminga та B0355 + 54), команди змогли показати, як можуть бути пов'язані їх викиди та основна структура їх туманностей (які нагадують медуз).
Ці дослідження, «Спостереження глибоких чандр за туманністю вітру Пульсара, створені PSR B0355 + 54», і «Загадкова пульсарська туманність Гемінга» були опубліковані в Астрофізична поїздкал. І для обох, команди покладалися на рентгенівські дані з обсерваторії Чандра, щоб дослідити пульсари Гемінга та B0355 + 54 та пов'язані з ними пульсарні туманні вітри (ШВМ).
Розташований у 800 та 3400 світлових роках від Землі (відповідно), пульсари Geminga та B0355 + 54 досить схожі. Крім того, що вони мають подібні періоди обертання (5 разів на секунду), вони також мають приблизно той самий вік (~ 500 мільйонів років). Однак Geminga випромінює лише імпульси гамма-випромінювання, тоді як B0355 + 54 є одним з найяскравіших відомих радіопульсарів, але не випромінює гамма-променів, що спостерігаються.
Більше того, їхні PWN структуровані зовсім по-іншому. На основі складених зображень, створених за допомогою рентгенівських даних Чандри та інфрачервоних даних Спітцера, одна нагадує медузу, вусики якої розслаблені, а інша схожа на медузу, яку закривають і згинають. Як розповіла Беттіна Поссельт - старший науковий співробітник відділу астрономії та астрофізики штату Пенн, та головний автор дослідження Geminga, повідомила Space Magazine електронною поштою:
«Дані Чандри призвели до двох дуже різних рентгенівських зображень туманностей пульсарного вітру навколо пульсарів Geminga та PSR B0355 + 54. У той час як Geminga має чітку структуру з трьох хвостів, зображення PSR B0355 + 54 показує один широкий хвіст з декількома підструктурами. "
Ймовірно, хвости Geminga та B0355 + 54 - це вузькі струмені, що виходять від поворотів пульсара. Ці струмені лежать перпендикулярно диска у формі пончика (ака. Торус), який оточує екваторіальні області пульсарів. Як розповів Ноель Клінглер, аспірант університету Джорджа Вашингтона та автор статті B0355 + 54, повідомив Space Magazine електронною поштою:
«Міжзоряне середовище (ISM) не є ідеальним вакуумом, тому, коли обидва ці пульсари проникають через космос із сотнями кілометрів в секунду, кількість сліду газу в ІСМ справляє тиск, тим самим відштовхуючи / згинаючи туманності пульсарного вітру за пульсарами, як показано на зображеннях, отриманих рентгенівською обсерваторією Чандра. "
Їхні видимі структури пояснюються їх розміщенням щодо Землі. У випадку Гемінґа вигляд тора є крайнім, тоді як струмені вказують в сторони. У випадку B0355 + 54, торус видно обличчям, а струміни спрямовані як на Землю, так і вдалину від неї. З нашої точки зору, ці струмені виглядають так, як вони перебувають один над одним, і саме це робить його схожим на подвійний хвіст. Як описує Поссельт:
“Обидві структури можна пояснити однією і тією ж загальною моделлю пульсарних вітряних туманностей. Причинами різних зображень є: (а) наша перспектива перегляду та (б) швидкість і куди рухається пульсар. Загалом спостережувані структури таких пульсарних вітряних туманностей можна описати екваторіальним тором та полярними струменями. Торус і струї можуть впливати (наприклад, зігнуті струменями) "головним вітром" з міжзоряного середовища, в який рухається пульсар. Залежно від нашого кута огляду тору, струменів і руху пульсара, різні зображення виявляються рентгенівська обсерваторія Чандра. Гемінга видно «збоку» (або ребро на торі) зі струменями, розташованими приблизно в площині неба, тоді як за B0355 + 54 ми дивимося майже прямо на один із полюсів ».
Ця орієнтація також може допомогти пояснити, чому два пульсари видають різні типи електромагнітного випромінювання. В основному, магнітні полюси - близькі до своїх спінових полюсів - це те, звідки, як вважають, походять радіовипромінювання пульсара. Тим часом гамма-промені випромінюються вздовж спінового екватора пульсара, де знаходиться торус.
"Зображення показують, що ми бачимо Гемінгу від краю (тобто, дивлячись на його екватор), тому що ми бачимо рентгенівські промені від частинок, запущених у два струмені (які спочатку вирівняні радіопроменями), які спрямовані в небо , а не на Землі, - сказав Клінглер. «Це пояснює, чому ми бачимо лише імпульси гамма-променів від Гемінги. Зображення також вказують на те, що ми дивимось на B0355 + 54 з точки зору зверху вниз (тобто над одним із полюсів, дивлячись у струмені). Отже, коли пульсар обертається, центр радіопроменя проносяться по всій Землі, і ми виявляємо імпульси; але гамма-промені запускаються прямо з екватора пульсара, тому ми не бачимо їх з B0355. "
"Геометричні обмеження кожного пульсара (де полюси та екватор) від туманностей пульсарного вітру допомагають пояснити висновки щодо радіо- та гамма-імпульсів цих двох нейтронних зірок", - сказав Поссельт. "Наприклад, Geminga виглядає радіо тихо (немає сильних радіоімпульсів), оскільки ми не маємо прямого погляду на полюси, а імпульсне радіовипромінювання вважається генерованим у регіоні, близькому до полюсів. Але Гемінга показує сильні пульсації гамма-променів, оскільки вони виробляються не на полюсах, а ближче до екваторіальної області ».
Ці спостереження були частиною масштабної кампанії з вивчення шести пульсарів, за якими було видно, що вони випромінюють гамма-промені. Цю кампанію проводить Роджер Романі зі Стенфордського університету за співпраці астрономів та дослідників з GWU (Олег Каргальцев), Університету Пенна (Джордж Павлов) та Гарвардського університету (Патрік Слен).
Ці дослідження не тільки проливають нове світло на властивості туманностей пульсарного вітру, вони також надають спостережливі свідчення, щоб допомогти астрономам створити кращі теоретичні моделі пульсарів. Крім того, такі дослідження - які вивчають геометрію пульсарних магнітосфер - могли б дати змогу астрономам краще оцінити загальну кількість вибухаючих зірок у нашій галактиці.
Знаючи діапазон кутів, під якими можна виявити пульсари, вони повинні мати можливість краще оцінити величину, не видно з Землі. Ще один спосіб, яким астрономи працюють, щоб знайти небесні об’єкти, які могли б ховатися в сліпих місцях людства!
