Από τότε που ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά στα τέλη της δεκαετίας του 1960, οι πάλσαρ συνέχισαν να γοητεύουν τους αστρονόμους. Παρόλο που χιλιάδες από αυτά τα παλλόμενα, περιστρεφόμενα αστέρια έχουν παρατηρηθεί τις τελευταίες πέντε δεκαετίες, υπάρχουν πολλά για αυτά που συνεχίζουν να μας αποφεύγουν. Για παράδειγμα, ενώ ορισμένοι εκπέμπουν τόσο ραδιοφωνικούς όσο και παλμούς ακτίνων γάμμα, άλλοι περιορίζονται σε ακτινοβολία ραδιοφώνου ή γάμμα.
Ωστόσο, χάρη σε ένα ζευγάρι μελετών από δύο διεθνείς ομάδες αστρονόμων, μπορεί να πλησιάζουμε περισσότερο στην κατανόηση γιατί συμβαίνει αυτό. Βασιζόμενοι στα δεδομένα που συλλέχθηκαν από το Παρατηρητήριο Ακτίνων Χ Chandra δύο πάλσαρ (Geminga και B0355 + 54), οι ομάδες μπόρεσαν να δείξουν πώς σχετίζονται οι εκπομπές τους και η υποκείμενη δομή των νεφελών τους (που μοιάζουν με μέδουσες).
Αυτές οι μελέτες, "Deep Chandra Observations of the Pulsar Wind Nebula Created by PSR B0355 + 54" and "Geminga's Puzzling Pulsar Wind Nebula" δημοσιεύθηκαν στο Το Αστροφυσικό Περιοδικόμεγάλο. Και για τα δύο, οι ομάδες βασίστηκαν σε δεδομένα ακτίνων Χ από το Παρατηρητήριο Chandra για να εξετάσουν τους πάλσαρ Geminga και B0355 + 54 και τους σχετικούς πνευμονικούς νεφελώδεις ανέμους (PWN).
Βρίσκονται 800 και 3400 έτη φωτός από τη Γη (αντίστοιχα), οι πάλσαρ Geminga και B0355 + 54 είναι αρκετά παρόμοιοι. Εκτός από την ύπαρξη παρόμοιων περιόδων περιστροφής (5 φορές ανά δευτερόλεπτο), είναι επίσης περίπου της ίδιας ηλικίας (~ 500 εκατομμύρια έτη). Ωστόσο, η Geminga εκπέμπει μόνο παλμούς ακτίνων γάμμα, ενώ το B0355 + 54 είναι ένας από τους πιο φωτεινούς γνωστούς ραδιοπολμούς, αλλά δεν εκπέμπει παρατηρήσιμες ακτίνες γάμμα.
Επιπλέον, τα PWN τους είναι δομημένα πολύ διαφορετικά. Με βάση σύνθετες εικόνες που δημιουργήθηκαν χρησιμοποιώντας δεδομένα ακτίνων Χ Chandra και δεδομένα υπέρυθρων Spitzer, το ένα μοιάζει με μέδουσες των οποίων οι έλικες είναι χαλαροί, ενώ η άλλη μοιάζει με μέδουσες που είναι κλειστές και λυγμένες. Όπως είπε η Bettina Posselt - ανώτερος ερευνητής στο Τμήμα Αστρονομίας και Αστροφυσικής στο Penn State και επικεφαλής συγγραφέας στη μελέτη Geminga - είπε στο Space Magazine μέσω email:
«Τα δεδομένα του Chandra οδήγησαν σε δύο πολύ διαφορετικές εικόνες ακτίνων Χ των νεφελωδών πνευμονικών ανέμων γύρω από τους παλμούς Geminga και PSR B0355 + 54. Ενώ η Geminga έχει μια ξεχωριστή δομή τριών ουρών, η εικόνα του PSR B0355 + 54 δείχνει μια ευρεία ουρά με πολλές υποδομές. "
Κατά πάσα πιθανότητα, οι ουρές Geminga και B0355 + 54 είναι στενά αεροπλάνα που προέρχονται από τους πόλους περιστροφής του pulsar. Αυτά τα πίδακα βρίσκονται κάθετα στον δίσκο σε σχήμα ντόνατ (γνωστός και ως δακτύλιος) που περιβάλλει τις ισημερινές περιοχές του πάλσαρ. Όπως είπε ο Noel Klingler, μεταπτυχιακός φοιτητής στο Πανεπιστήμιο George Washington και συγγραφέας του εγγράφου B0355 + 54, στο Space Magazine μέσω email:
«Το διαστρικό μέσο (ISM) δεν είναι ένα τέλειο κενό, έτσι καθώς και τα δύο αυτά πάλσαρ οργώνονται μέσω του χώρου σε εκατοντάδες χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο, η ιχνοστοιχεία αερίου στο ISM ασκεί πίεση, ωθώντας έτσι προς τα πίσω / κάμψη των πνευμονικών νεφελών του ανέμου πίσω από τα pulsars, όπως φαίνεται στις εικόνες που λαμβάνονται από το Παρατηρητήριο Ακτίνων Χ Chandra. "
Οι εμφανείς δομές τους φαίνεται να οφείλονται στη διάθεσή τους σε σχέση με τη Γη. Στην περίπτωση των Geminga, η θέα του δακτυλίου είναι ακραία, ενώ τα αεροπλάνα δείχνουν προς τα πλάγια. Στην περίπτωση B0355 + 54, ο δακτύλιος φαίνεται στραμμένος ενώ τα αεροσκάφη δείχνουν προς και μακριά από τη Γη. Από το πλεονεκτικό μας σημείο, αυτά τα αεροπλάνα μοιάζουν να είναι το ένα πάνω στο άλλο, κάτι που το κάνει να μοιάζει με διπλή ουρά. Όπως το περιγράφει ο Posselt:
«Και οι δύο κατασκευές μπορούν να εξηγηθούν με το ίδιο γενικό μοντέλο των νεφελωδών παλμών. Οι λόγοι για τις διάφορες εικόνες είναι (α) η οπτική μας άποψη και (β) πόσο γρήγορα και πού κινείται το πάλσαρ. Γενικά, οι παρατηρήσιμες δομές τέτοιων πνευμονικών νεφελωδών ανέμων μπορούν να περιγραφούν με έναν ισημερινό δακτύλιο και πολικούς πίδακες. Το Torus και τα Jets μπορεί να επηρεαστούν (π.χ., λυγισμένα αεροσκάφη) από τον «κεφάλι άνεμο» από το διαστρικό μέσο που κινείται προς τα μέσα. Ανάλογα με τη γωνία θέασης του torus, των jet και της κίνησης του pulsar, εντοπίζονται διαφορετικές εικόνες από το παρατηρητήριο ακτίνων Χ Chandra. Το Geminga φαίνεται «από το πλάι» (ή με άκρη σε σχέση με τον δακτύλιο) με τα αεριωθούμενα αεροπλάνα να βρίσκονται περίπου στο επίπεδο του ουρανού, ενώ για το B0355 + 54 κοιτάζουμε σχεδόν απευθείας σε έναν από τους πόλους. "
Αυτός ο προσανατολισμός θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει να εξηγήσει γιατί οι δύο πάλσαρ φαίνεται να εκπέμπουν διαφορετικούς τύπους ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Βασικά, οι μαγνητικοί πόλοι - που είναι κοντά στους πόλους περιστροφής τους - είναι όπου πιστεύεται ότι προέρχονται οι εκπομπές ραδιοσυχνοτήτων. Εν τω μεταξύ, οι ακτίνες γάμμα πιστεύεται ότι εκπέμπονται κατά μήκος ενός περιστρεφόμενου ισημερινού pulsar, όπου βρίσκεται ο δακτύλιος.
«Οι εικόνες αποκαλύπτουν ότι βλέπουμε τον Geminga από την άκρη του (δηλαδή, κοιτάζοντας τον ισημερινό του) επειδή βλέπουμε ακτίνες Χ από σωματίδια που εκτοξεύονται στους δύο πίδακες (που αρχικά ευθυγραμμίζονται με τις ραδιοφωνικές ακτίνες), που είναι στραμμένες στον ουρανό και όχι στη Γη », είπε ο Klingler. «Αυτό εξηγεί γιατί βλέπουμε μόνο παλμούς ακτίνων γάμμα από τους Geminga. Οι εικόνες δείχνουν επίσης ότι κοιτάζουμε το B0355 + 54 από την κορυφή προς τα κάτω (δηλαδή, πάνω από έναν από τους πόλους, κοιτάζοντας τους πίδακες). Έτσι καθώς περιστρέφεται το pulsar, το κέντρο της ακτινοβολίας σαρώνει τη Γη και εντοπίζουμε τους παλμούς. αλλά οι ακτίνες γάμμα εκτοξεύονται κατευθείαν από τον ισημερινό του pulsar, οπότε δεν τις βλέπουμε από το B0355. "
«Οι γεωμετρικοί περιορισμοί σε κάθε πάλσαρ (πού είναι οι πόλοι και ο ισημερινός) από τα νεφελώματα του πάλσαρ βοηθούν στην εξήγηση των ευρημάτων σχετικά με τους παλμούς ραδιοφώνου και γάμμα αυτών των δύο άστρων νετρονίων», δήλωσε ο Posselt. «Για παράδειγμα, η Geminga φαίνεται ραδιόφωνο-αθόρυβη (χωρίς ισχυρούς ραδιοφωνικούς παλμούς) επειδή δεν έχουμε άμεση θέα στους πόλους και η παλμική εκπομπή ραδιοσυχνοτήτων θεωρείται ότι δημιουργείται σε μια περιοχή κοντά στους πόλους. Αλλά η Geminga εμφανίζει ισχυρούς παλμούς ακτίνων γάμμα, επειδή δεν παράγονται στους πόλους, αλλά πιο κοντά στην περιοχή του ισημερινού. "
Αυτές οι παρατηρήσεις ήταν μέρος μιας μεγαλύτερης εκστρατείας για τη μελέτη έξι πάλσαρ που έχουν δει ότι εκπέμπουν ακτίνες γάμμα. Η εκστρατεία διευθύνεται από τον Roger Romani του Πανεπιστημίου του Στάνφορντ, με τη συνεργασία αστρονόμων και ερευνητών από το GWU (Oleg Kargaltsev), το Πανεπιστήμιο Penn State (George Pavlov) και το Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ (Patrick Slane).
Όχι μόνο αυτές οι μελέτες ρίχνουν νέο φως στις ιδιότητες των νεφελωδών παλμών, αλλά παρέχουν επίσης στοιχεία παρατήρησης για να βοηθήσουν τους αστρονόμους να δημιουργήσουν καλύτερα θεωρητικά μοντέλα πάλσαρ. Επιπλέον, μελέτες όπως αυτές - που εξετάζουν τη γεωμετρία των μαγνητοσφαιρών pulsar - θα μπορούσαν να επιτρέψουν στους αστρονόμους να εκτιμήσουν καλύτερα τον συνολικό αριθμό των εκρηκτικών αστεριών στον γαλαξία μας.
Γνωρίζοντας το εύρος των γωνιών στις οποίες τα πάλσαρ είναι ανιχνεύσιμα, θα πρέπει να μπορούν να εκτιμούν καλύτερα την ποσότητα που δεν είναι ορατή από τη Γη. Ένας ακόμη τρόπος με τον οποίο οι αστρονόμοι εργάζονται για να βρουν τα ουράνια αντικείμενα που θα μπορούσαν να κρύβονται στα τυφλά σημεία της ανθρωπότητας!
