Kể từ khi chúng được phát hiện lần đầu tiên vào cuối những năm 1960, các pulsar đã tiếp tục mê hoặc các nhà thiên văn học. Mặc dù hàng ngàn ngôi sao đang đập, xoay tròn này đã được quan sát thấy trong năm thập kỷ qua, có rất nhiều điều về chúng vẫn tiếp tục trốn tránh chúng ta. Ví dụ, trong khi một số phát ra cả xung tia radio và tia gamma, một số khác bị hạn chế ở bức xạ tia radio hoặc tia gamma.
Tuy nhiên, nhờ một cặp nghiên cứu từ hai nhóm các nhà thiên văn học quốc tế, chúng ta có thể tiến gần hơn để hiểu lý do tại sao điều này là. Dựa vào dữ liệu được thu thập bởi Đài quan sát tia X của Chandra gồm hai pulsar (Geminga và B0355 + 54), các nhóm nghiên cứu có thể cho thấy mức độ phát thải của chúng và cấu trúc cơ bản của tinh vân (giống như sứa) có thể liên quan với nhau.
Những nghiên cứu này, Quan sát của Deep Deep Chandra về Tinh vân Gió Pulsar được tạo bởi PSR B0355 + 54 và và Geminga Đập Puzzling Pulsar Gió Tinh vân được xuất bản trong Vật lý thiên văntôi. Đối với cả hai, các đội đã dựa vào dữ liệu x-quang từ Đài thiên văn Chandra để kiểm tra các pulsar Geminga và B0355 + 54 và tinh vân gió xung liên quan (PWN) của họ.
Nằm cách Trái đất 800 và 3400 năm ánh sáng (tương ứng), các pulsar Geminga và B0355 + 54 khá giống nhau. Ngoài việc có thời gian quay tương tự (5 lần mỗi giây), chúng cũng có cùng độ tuổi (~ 500 triệu năm). Tuy nhiên, Geminga chỉ phát ra các xung tia gamma trong khi B0355 + 54 là một trong những xung vô tuyến sáng nhất được biết đến, nhưng không phát ra tia gamma quan sát được.
Hơn nữa, PWN của họ có cấu trúc khá khác nhau. Dựa trên hình ảnh tổng hợp được tạo bằng dữ liệu tia X của Chandra và dữ liệu hồng ngoại Spitzer, một con giống như một con sứa có gân được thả lỏng trong khi con kia trông giống như con sứa bị đóng và uốn cong. Như Bettina Posselt - một nghiên cứu viên cao cấp của Khoa Thiên văn học và Vật lý thiên văn tại bang Pennsylvania, đồng thời là tác giả chính của nghiên cứu Geminga - đã nói với Tạp chí Space qua email:
Dữ liệu Chandra dẫn đến hai hình ảnh tia X rất khác nhau của tinh vân gió xung quanh các xung Geminga và PSR B0355 + 54. Trong khi Geminga có cấu trúc ba đuôi riêng biệt, hình ảnh của PSR B0355 + 54 cho thấy một đuôi rộng với một số cấu trúc phụ.
Trong tất cả các khả năng, đuôi Geminga và B0355 + 54 là những tia nước hẹp phát ra từ các cực xoay Pulsar. Các máy bay phản lực này nằm vuông góc với đĩa hình bánh rán (hay còn gọi là hình xuyến) bao quanh các vùng xích đạo xung. Như Noel Klingler, một sinh viên tốt nghiệp tại Đại học George Washington và là tác giả của bài báo B0355 + 54, nói với Tạp chí Không gian qua email:
Môi trường giữa các vì sao (ISM) không phải là một khoảng chân không hoàn hảo, vì vậy cả hai pulsar này đều bay trong không gian với tốc độ hàng trăm km mỗi giây, lượng khí trong ISM tạo ra áp lực, do đó đẩy lùi / uốn cong tinh vân gió xung đằng sau các pulsar, như được hiển thị trong các hình ảnh thu được từ Đài thiên văn tia X Chandra.
Các cấu trúc rõ ràng của chúng dường như là do sự bố trí của chúng so với Trái đất. Trong trường hợp Geminga, góc nhìn của hình xuyến là cạnh trong khi các tia nước hướng ra hai bên. Trong trường hợp B0355 + 54, hình xuyến được nhìn trực diện trong khi các máy bay phản lực hướng cả về phía trước và cách xa Trái đất. Từ quan điểm thuận lợi của chúng tôi, những chiếc máy bay phản lực này trông giống như chúng nằm trên nhau, đó là những gì làm cho nó trông giống như nó có một cái đuôi kép. Như Posselt mô tả nó:
Cả hai cấu trúc có thể được giải thích với cùng một mô hình chung của tinh vân gió pulsar. Lý do cho các hình ảnh khác nhau là (a) phối cảnh xem của chúng tôi và (b) tốc độ và vị trí của pulsar đang di chuyển. Nói chung, các cấu trúc có thể quan sát được của tinh vân gió xung như vậy có thể được mô tả bằng một hình xuyến xích đạo và các tia cực. Torus và Máy bay phản lực có thể bị ảnh hưởng (ví dụ, máy bay phản lực bị uốn cong) bởi gió đầu của người Hồi giáo từ môi trường liên sao mà pulsar đang di chuyển. Tùy thuộc vào góc nhìn của chúng ta về hình xuyến, máy bay phản lực và chuyển động của pulsar, các hình ảnh khác nhau được phát hiện bởi đài quan sát tia X Chandra. Geminga được nhìn thấy từ phía bên cạnh (hoặc cạnh trên hình xuyến) với các tia nước nằm trong mặt phẳng của bầu trời trong khi đối với B0355 + 54, chúng ta nhìn gần như trực tiếp vào một trong hai cực.
Định hướng này cũng có thể giúp giải thích tại sao hai pulsar xuất hiện để phát ra các loại bức xạ điện từ khác nhau. Về cơ bản, các cực từ - gần với cực quay của chúng - là nơi phát ra sóng vô tuyến Pulsar. Trong khi đó, các tia gamma được cho là phát ra dọc theo đường xích đạo spin pulsar, nơi đặt hình xuyến.
Các hình ảnh tiết lộ rằng chúng ta thấy Geminga từ cạnh trên (nghĩa là nhìn vào đường xích đạo của nó) bởi vì chúng ta thấy các tia X từ các hạt phóng vào hai máy bay (ban đầu được xếp thẳng hàng với các chùm sóng vô tuyến), được chiếu thẳng vào bầu trời Và không phải ở Trái đất, Klingler nói. Phần này giải thích tại sao chúng ta chỉ thấy các xung tia Gamma từ Geminga. Các hình ảnh cũng chỉ ra rằng chúng tôi đang xem B0355 + 54 từ góc nhìn từ trên xuống (tức là, phía trên một trong các cực, nhìn vào các máy bay phản lực). Vì vậy, khi các pulsar quay, trung tâm của chùm sóng vô tuyến quét qua Trái đất và chúng tôi phát hiện các xung; nhưng các tia gamma được phóng thẳng ra từ đường xích đạo xung pulsar, vì vậy chúng tôi không thể nhìn thấy chúng từ B0355.
Các ràng buộc hình học trên mỗi pulsar (nơi có các cực và đường xích đạo) từ tinh vân gió pulsar giúp giải thích các phát hiện liên quan đến các xung vô tuyến và tia gamma của hai ngôi sao neutron này, có thể nói. Ví dụ, Geminga xuất hiện yên tĩnh vô tuyến (không có xung vô tuyến mạnh) bởi vì chúng tôi không có tầm nhìn trực tiếp đến các cực và phát xạ xung được cho là được tạo ra ở vùng gần cực. Nhưng Geminga cho thấy các xung tia gamma mạnh, bởi vì chúng không được tạo ra ở hai cực, mà gần với vùng xích đạo hơn.
Những quan sát này là một phần của một chiến dịch lớn hơn để nghiên cứu sáu pulsar đã được nhìn thấy để phát ra tia gamma. Chiến dịch này được dẫn dắt bởi Roger Romani của Đại học Stanford, với sự cộng tác của các nhà thiên văn học và nhà nghiên cứu từ GWU (Oleg Kargaltsev), Đại học bang Pennsylvania (George Pavlov) và Đại học Harvard (Patrick Slane).
Những nghiên cứu này không chỉ làm sáng tỏ các tính chất mới của tinh vân gió pulsar, chúng còn cung cấp bằng chứng quan sát để giúp các nhà thiên văn tạo ra các mô hình lý thuyết tốt hơn về các xung. Ngoài ra, các nghiên cứu như thế này - nghiên cứu hình học của từ trường xung - có thể cho phép các nhà thiên văn ước tính tốt hơn tổng số sao phát nổ trong thiên hà của chúng ta.
Bằng cách biết phạm vi góc mà các pulsar có thể phát hiện được, họ sẽ có thể ước tính tốt hơn lượng không thể nhìn thấy từ Trái đất. Một cách khác mà các nhà thiên văn học đang làm việc để tìm ra các thiên thể có thể ẩn nấp trong các điểm mù của loài người!
