Desde que se descubrieron por primera vez a fines de la década de 1960, los púlsares han seguido fascinando a los astrónomos. A pesar de que se han observado miles de estas estrellas giratorias y pulsantes en las últimas cinco décadas, hay muchas cosas sobre ellas que nos siguen eludiendo. Por ejemplo, mientras que algunos emiten pulsos de radio y rayos gamma, otros están restringidos a la radiación de rayos gamma o de radio.
Sin embargo, gracias a un par de estudios de dos equipos internacionales de astrónomos, es posible que nos estemos acercando a entender por qué es así. Basándose en los datos recopilados por el Observatorio de rayos X Chandra de dos púlsares (Geminga y B0355 + 54), los equipos pudieron mostrar cómo podrían relacionarse sus emisiones y la estructura subyacente de sus nebulosas (que se parecen a las medusas).
Estos estudios, "Observaciones de Chandra Profunda de la Nebulosa del Viento Pulsar Creada por PSR B0355 + 54" y "Nebulosa del Viento del Pulsar Rompecabezas de Geminga" se publicaron en La revista astrofísical. Para ambos, los equipos se basaron en datos de rayos X del Observatorio Chandra para examinar los púlsares Geminga y B0355 + 54 y sus nebulosas de viento de púlsar asociadas (PWN).
Ubicados a 800 y 3400 años luz de la Tierra (respectivamente), los púlsares Geminga y B0355 + 54 son bastante similares. Además de tener períodos de rotación similares (5 veces por segundo), también tienen aproximadamente la misma edad (~ 500 millones de años). Sin embargo, Geminga emite solo pulsos de rayos gamma, mientras que B0355 + 54 es uno de los radio pulsares más brillantes conocidos, pero no emite rayos gamma observables.
Además, sus PWN están estructurados de manera bastante diferente. Basado en imágenes compuestas creadas usando datos de rayos X Chandra y datos infrarrojos Spitzer, uno se parece a una medusa cuyos zarcillos están relajados mientras que el otro parece una medusa que está cerrada y flexionada. Como Bettina Posselt, asociada de investigación sénior en el Departamento de Astronomía y Astrofísica de Penn State, y la autora principal del estudio Geminga, le dijo a Space Magazine por correo electrónico:
“Los datos de Chandra dieron como resultado dos imágenes de rayos X muy diferentes de las nebulosas del viento del púlsar alrededor de los púlsares Geminga y PSR B0355 + 54. Si bien Geminga tiene una estructura distintiva de tres colas, la imagen de PSR B0355 + 54 muestra una cola ancha con varias subestructuras ”.
Con toda probabilidad, las colas de Geminga y B0355 + 54 son chorros estrechos que emanan de los polos giratorios del púlsar. Estos chorros se encuentran perpendiculares al disco con forma de rosquilla (también conocido como toro) que rodea las regiones ecuatoriales de los púlsares. Como Noel Klingler, un estudiante graduado en la Universidad George Washington y autor del artículo B0355 + 54, le dijo a Space Magazine por correo electrónico:
“El medio interestelar (ISM) no es un vacío perfecto, por lo que ambos púlsares surcan el espacio a cientos de kilómetros por segundo, la cantidad traza de gas en el ISM ejerce presión, empujando hacia atrás / doblando las nebulosas del viento del púlsar. detrás de los púlsares, como se muestra en las imágenes obtenidas por el Observatorio de rayos X Chandra ".
Sus estructuras aparentes parecen deberse a su disposición en relación con la Tierra. En el caso de Geminga, la vista del toro es de borde mientras que los chorros apuntan a los lados. En el caso de B0355 + 54, el toro se ve cara a cara mientras los chorros apuntan hacia y desde la Tierra. Desde nuestro punto de vista, estos jets parecen estar uno encima del otro, lo que hace que parezca que tiene una doble cola. Como lo describe Posselt:
“Ambas estructuras pueden explicarse con el mismo modelo general de nebulosas de viento de púlsar. Las razones de las diferentes imágenes son (a) nuestra perspectiva de visualización y (b) qué tan rápido y hacia dónde se mueve el púlsar. En general, las estructuras observables de tales nebulosas de viento de púlsar se pueden describir con un toro ecuatorial y chorros polares. Torus y Jets pueden verse afectados (p. Ej., Jets doblados) por el "viento de cabeza" del medio interestelar en el que se mueve el púlsar. Dependiendo de nuestro ángulo de visión del toro, los chorros y el movimiento del púlsar, se detectan diferentes imágenes por El observatorio de rayos X Chandra. Geminga se ve "de lado" (o de borde con respecto al toro) con los chorros ubicados aproximadamente en el plano del cielo, mientras que para B0355 + 54 miramos casi directamente a uno de los polos ".
Esta orientación también podría ayudar a explicar por qué los dos púlsares parecen emitir diferentes tipos de radiación electromagnética. Básicamente, los polos magnéticos, que están cerca de sus polos giratorios, son de donde se cree que provienen las emisiones de radio de un púlsar. Mientras tanto, se cree que los rayos gamma se emiten a lo largo del ecuador giratorio de un púlsar, donde se encuentra el toro.
“Las imágenes revelan que vemos a Geminga desde el borde (es decir, mirando su ecuador) porque vemos rayos X de partículas lanzadas a los dos chorros (que inicialmente están alineados con los haces de radio), que apuntan al cielo , y no en la Tierra ", dijo Klingler. “Esto explica por qué solo vemos pulsos de rayos Gamma de Geminga. Las imágenes también indican que estamos mirando B0355 + 54 desde una perspectiva de arriba hacia abajo (es decir, por encima de uno de los polos, mirando hacia los chorros). Entonces, a medida que el púlsar gira, el centro del haz de radio barre la Tierra y detectamos los pulsos; pero los rayos gamma se lanzan directamente desde el ecuador del púlsar, por lo que no los vemos desde B0355 ".
"Las restricciones geométricas en cada púlsar (donde están los polos y el ecuador) de las nebulosas del viento del púlsar ayudan a explicar los hallazgos con respecto a los pulsos de radio y rayos gamma de estas dos estrellas de neutrones", dijo Posselt. "Por ejemplo, Geminga parece silenciosa (sin pulsos de radio fuertes) porque no tenemos una visión directa de los polos y se cree que la emisión de radio pulsada se genera en una región cercana a los polos. Pero Geminga muestra fuertes pulsaciones de rayos gamma, porque no se producen en los polos, sino más cerca de la región ecuatorial ".
Estas observaciones fueron parte de una campaña más grande para estudiar seis púlsares que se ha visto que emiten rayos gamma. Esta campaña está dirigida por Roger Romani, de la Universidad de Stanford, con la colaboración de astrónomos e investigadores de GWU (Oleg Kargaltsev), la Universidad Penn State (George Pavlov) y la Universidad de Harvard (Patrick Slane).
Estos estudios no solo arrojan nueva luz sobre las propiedades de las nebulosas del viento del púlsar, sino que también proporcionan evidencia de observación para ayudar a los astrónomos a crear mejores modelos teóricos de los púlsares. Además, estudios como estos, que examinan la geometría de las magnetosferas de púlsar, podrían permitir a los astrónomos estimar mejor el número total de estrellas explotadas en nuestra galaxia.
Al conocer el rango de ángulos en los que los púlsares son detectables, deberían poder estimar mejor la cantidad que no son visibles desde la Tierra. ¡Otra forma más en la que los astrónomos están trabajando para encontrar los objetos celestes que podrían estar al acecho en los puntos ciegos de la humanidad!
