Sejak pertama kali ditemui pada akhir 1960-an, pulsar terus memikat para astronom. Walaupun beribu-ribu bintang yang berdenyut dan berputar ini telah diperhatikan dalam lima dekad yang lalu, ada banyak perkara mengenai mereka yang terus menghindari kita. Sebagai contoh, sementara ada yang memancarkan denyut sinar radio dan gamma, yang lain hanya terhad kepada sinaran radio atau sinar gamma.
Namun, berkat sepasang kajian dari dua pasukan astronomi antarabangsa, kami mungkin semakin dekat untuk memahami mengapa ini berlaku. Dengan mengandalkan data yang dikumpulkan oleh Observatorium sinar-X Chandra dua pulsar (Geminga dan B0355 + 54), pasukan dapat menunjukkan bagaimana pelepasan dan struktur mendasar nebula mereka (yang menyerupai ubur-ubur) dapat dikaitkan.
Kajian-kajian ini, "Deep Chandra Observations of the Pulsar Wind Nebula Dibuat oleh PSR B0355 + 54" dan "Geminga's Puzzling Pulsar Wind Nebula" diterbitkan dalam Perjalanan Astrofizikl. Untuk kedua-duanya, pasukan bergantung pada data sinar-x dari Chandra Observatory untuk memeriksa pulsar Geminga dan B0355 + 54 dan nebula angin pulsar yang berkaitan (PWN).
Terletak 800 dan 3400 tahun cahaya dari Bumi (masing-masing), pulsar Geminga dan B0355 + 54 agak serupa. Selain mempunyai tempoh putaran yang serupa (5 kali sesaat), mereka juga berumur sama (~ 500 juta tahun). Walau bagaimanapun, Geminga hanya memancarkan denyut sinar gamma sementara B0355 + 54 adalah salah satu pulsar radio yang paling terang, tetapi tidak memancarkan sinar gamma yang dapat dilihat.
Terlebih lagi, PWN mereka disusun secara berbeza. Berdasarkan gambar komposit yang dibuat menggunakan data sinar-X Chandra dan data inframerah Spitzer, satu menyerupai ubur-ubur yang sulurnya santai sementara yang lain terlihat seperti ubur-ubur yang ditutup dan dilenturkan. Sebagai Bettina Posselt - rakan penyelidikan kanan di Jabatan Astronomi dan Astrofizik di Penn State, dan pengarang utama kajian Geminga - memberitahu Space Magazine melalui e-mel:
"Data Chandra menghasilkan dua gambar sinar-X yang sangat berbeza dari nebula angin pulsar di sekitar pulsar Geminga dan PSR B0355 + 54. Walaupun Geminga mempunyai struktur tiga ekor yang berbeza, gambar PSR B0355 + 54 menunjukkan satu ekor lebar dengan beberapa substruktur. "
Kemungkinan besar, ekor Geminga dan B0355 + 54 adalah jet sempit yang keluar dari kutub putaran pulsar. Jet ini terletak tegak lurus dengan cakera berbentuk donat (aka torus) yang mengelilingi kawasan khatulistiwa pulsars. Seperti yang diberitahu oleh Noel Klingler, pelajar siswazah di Universiti George Washington dan pengarang makalah B0355 + 54, Space Magazine melalui e-mel:
"Medium antar bintang (ISM) bukanlah vakum yang sempurna, jadi kerana kedua pulsar ini membajak melalui ruang pada ratusan kilometer sesaat, jumlah jejak gas di ISM memberikan tekanan, sehingga mendorong / membengkokkan nebula angin pulsar di belakang pulsar, seperti yang ditunjukkan dalam gambar yang diperoleh oleh Chandra X-ray Observatory. "
Strukturnya yang jelas kelihatan disebabkan oleh sifatnya yang relatif terhadap Bumi. Dalam kes Geminga, pandangan torus menghadap ke tepi sementara jet menunjukkan ke sisi. Dalam kotak B0355 + 54, torus dilihat menghadap ke arah sementara jet menunjuk ke arah dan jauh dari Bumi. Dari sudut pandang kami, jet ini kelihatan seperti berada di atas satu sama lain, yang menjadikannya seperti ekor berganda. Seperti yang dijelaskan oleh Posselt:
"Kedua-dua struktur dapat dijelaskan dengan model umum nebula angin pulsar. Sebab-sebab berlainan gambar adalah (a) perspektif pandangan kita, dan (b) seberapa pantas dan ke mana pulsar bergerak. Secara umum, struktur yang dapat dilihat dari nebula angin pulsar seperti itu dapat digambarkan dengan torus khatulistiwa dan jet kutub. Torus dan Jet dapat dipengaruhi (misalnya, jet bengkok) oleh "angin kepala" dari medium antarbintang yang mana pulsar bergerak masuk. Bergantung pada sudut pandangan kita mengenai torus, jet dan pergerakan pulsar, gambar yang berbeza dikesan oleh balai cerap Chandra X. Geminga dilihat "dari sisi" (atau tepi sehubungan dengan torus) dengan jet yang terletak kira-kira di bidang langit sementara untuk B0355 + 54 kita melihat hampir langsung ke salah satu tiang. "
Orientasi ini juga dapat membantu menjelaskan mengapa kedua pulsar tersebut memancarkan pelbagai jenis radiasi elektromagnetik. Pada dasarnya, kutub magnet - yang dekat dengan kutub berputar - adalah tempat pelepasan radio pulsar dipercayai berasal. Sementara itu, sinar gamma dipercayai dipancarkan di sepanjang khatulistiwa berputar pulsar, di mana torus berada.
"Gambar menunjukkan bahawa kita melihat Geminga dari tepi (yaitu, melihat khatulistiwa) kerana kita melihat sinar-X dari zarah-zarah dilancarkan ke dua jet (yang pada awalnya diselaraskan dengan sinar radio), yang diarahkan ke langit , dan bukan di Bumi, ”kata Klingler. "Ini menjelaskan mengapa kita hanya melihat denyut sinar Gamma dari Geminga. Gambar juga menunjukkan bahawa kita melihat B0355 + 54 dari perspektif dari atas ke bawah (iaitu, di atas salah satu tiang, melihat ke jet). Oleh kerana pulsar berputar, pusat pancaran radio menyapu seluruh Bumi, dan kami mengesan denyutan; tetapi sinar gamma dilancarkan terus dari khatulistiwa pulsar, jadi kami tidak melihatnya dari B0355. "
"Kekangan geometri pada setiap pulsar (di mana kutub dan khatulistiwa) dari nebula angin pulsar membantu menjelaskan penemuan mengenai denyutan sinar radio dan gamma kedua bintang neutron ini," kata Posselt. "Sebagai contoh, Geminga kelihatan tenang radio (tidak ada denyutan radio yang kuat) kerana kita tidak mempunyai pandangan langsung ke kutub dan pancaran radio berdenyut dianggap dihasilkan di kawasan yang berdekatan dengan kutub. Tetapi Geminga menunjukkan denyutan sinar gamma yang kuat, kerana ini tidak dihasilkan di kutub, tetapi lebih dekat ke kawasan khatulistiwa. "
Pemerhatian ini adalah sebahagian dari kempen yang lebih besar untuk mempelajari enam pulsar yang telah terbukti memancarkan sinar gamma. Kempen ini diketuai oleh Roger Romani dari Stanford University, dengan kerjasama ahli astronomi dan penyelidik dari GWU (Oleg Kargaltsev), Penn State University (George Pavlov), dan Universiti Harvard (Patrick Slane).
Kajian-kajian ini bukan sahaja memberi cahaya baru pada sifat nebula angin pulsar, tetapi juga memberikan bukti pemerhatian untuk membantu para astronom membuat model pulsar teori yang lebih baik. Di samping itu, kajian seperti ini - yang mengkaji geometri magnetosfera pulsar - dapat membolehkan para astronom menganggarkan jumlah bintang yang meletup di galaksi kita dengan lebih baik.
Dengan mengetahui jarak sudut di mana pulsar dapat dikesan, mereka seharusnya dapat menganggarkan jumlah yang tidak dapat dilihat dari Bumi dengan lebih baik. Satu lagi cara di mana para astronom berusaha untuk mencari benda-benda langit yang mungkin bersembunyi di tempat-tempat buta manusia!
