Sejak pertama kali ditemukan pada akhir 1960-an, pulsar terus memikat para astronom. Meskipun ribuan bintang yang berputar dan berputar ini telah diamati dalam lima dekade terakhir, ada banyak hal tentang mereka yang terus menghindar dari kita. Misalnya, sementara beberapa memancarkan pulsa radio dan gamma, yang lain dibatasi untuk radiasi radio atau gamma ray.
Namun, berkat sepasang studi dari dua tim astronom internasional, kita mungkin semakin memahami mengapa ini terjadi. Mengandalkan data yang dikumpulkan oleh Chandra X-ray Observatory dari dua pulsar (Geminga dan B0355 + 54), tim dapat menunjukkan bagaimana emisi mereka dan struktur yang mendasari nebula mereka (yang menyerupai ubur-ubur) dapat terkait.
Studi-studi ini, "Pengamatan Chandra Jauh dari Nebula Angin Pulsar Dibuat oleh PSR B0355 + 54" dan "Nebula Angin Pulsar Angin Bingung Geminga" diterbitkan di Journa Astrofisikal. Untuk keduanya, tim mengandalkan data x-ray dari Chandra Observatory untuk memeriksa pulsar Geminga dan B0355 + 54 dan pulsar wind nebula (PWN) yang terkait.
Terletak 800 dan 3400 tahun cahaya dari Bumi (masing-masing), Geminga dan B0355 + 54 pulsar sangat mirip. Selain memiliki periode rotasi yang sama (5 kali per detik), mereka juga memiliki usia yang sama (~ 500 juta tahun). Namun, Geminga hanya memancarkan pulsa sinar gamma sementara B0355 + 54 adalah salah satu pulsar radio paling terang yang dikenal, tetapi tidak memancarkan sinar gamma yang dapat diamati.
Terlebih lagi, PWN mereka terstruktur sangat berbeda. Berdasarkan gambar komposit yang dibuat menggunakan data sinar-X Chandra dan data inframerah Spitzer, yang satu menyerupai ubur-ubur yang sulurnya rileks sementara yang lain tampak seperti ubur-ubur yang tertutup dan tertekuk. Seperti Bettina Posselt - rekan peneliti senior di Departemen Astronomi dan Astrofisika di Penn State, dan penulis utama studi Geminga - mengatakan kepada Space Magazine melalui email:
“Data Chandra menghasilkan dua gambar sinar-X yang sangat berbeda dari nebula angin pulsar di sekitar pulsar Geminga dan PSR B0355 + 54. Sementara Geminga memiliki struktur tiga ekor yang berbeda, gambar PSR B0355 + 54 menunjukkan satu ekor lebar dengan beberapa substruktur. "
Dalam semua kemungkinan, ekor Geminga dan B0355 + 54 adalah jet sempit yang berasal dari tiang spin pulsar. Jet-jet ini terletak tegak lurus dengan cakram berbentuk donat (alias. Torus) yang mengelilingi daerah ekuatorial pulsar. Seperti yang dikatakan Noel Klingler, seorang mahasiswa pascasarjana di Universitas George Washington dan penulis makalah B0355 + 54, kepada Space Magazine melalui email:
“Media antarbintang (ISM) bukan ruang hampa sempurna, sehingga karena kedua pulsar ini menembus ruang dengan kecepatan ratusan kilometer per detik, jumlah jejak gas dalam ISM memberikan tekanan, sehingga mendorong kembali / menekuk nebula angin pulsar di balik pulsar, seperti yang ditunjukkan pada gambar yang diperoleh oleh Chandra X-ray Observatory. "
Struktur nyata mereka tampaknya disebabkan oleh disposisi mereka relatif terhadap Bumi. Dalam kasus Geminga, pandangan torus adalah edge-on sedangkan jet menunjuk ke samping. Dalam kasus B0355 + 54, torus terlihat berhadap-hadapan sementara jet mengarah ke dan menjauh dari Bumi. Dari sudut pandang kami, jet-jet ini terlihat seperti berada di atas satu sama lain, yang membuatnya terlihat seperti memiliki ekor ganda. Seperti yang dijelaskan Posselt:
“Kedua struktur ini dapat dijelaskan dengan model umum nebula angin pulsar yang sama. Alasan untuk gambar yang berbeda adalah (a) perspektif penglihatan kami, dan (b) seberapa cepat dan ke mana pulsar bergerak. Secara umum, struktur yang dapat diamati 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 media antarbintang yang bergerak pulsar. Tergantung pada sudut pandang kita tentang torus, jet dan pergerakan pulsar, gambar yang berbeda dideteksi oleh observatorium sinar-X Chandra. Geminga terlihat "dari samping" (atau ujung-ke-ujungnya berkenaan dengan torus) dengan jet-jet yang secara kasar terletak di bidang langit sedangkan untuk B0355 + 54 kita melihat hampir secara langsung ke salah satu kutub. "
Orientasi ini juga dapat membantu menjelaskan mengapa dua pulsar muncul untuk memancarkan berbagai jenis radiasi elektromagnetik. Pada dasarnya, kutub magnet - yang dekat dengan kutubnya - adalah tempat emisi radio pulsar diyakini berasal. Sementara itu, sinar gamma diyakini dipancarkan di sepanjang khatulistiwa pulsar, di mana torus berada.
“Gambar-gambar itu mengungkapkan bahwa kita melihat Geminga dari tepi-ke-atas (yaitu, memandang khatulistiwa) karena kita melihat sinar-X dari partikel-partikel yang diluncurkan ke dua jet (yang pada awalnya sejajar dengan balok radio), yang mengarah ke langit , dan tidak di Bumi, "kata Klingler. “Ini menjelaskan mengapa kita hanya melihat pulsa sinar Gamma dari Geminga. Gambar juga menunjukkan bahwa kita melihat B0355 + 54 dari perspektif top-down (mis., Di atas salah satu kutub, melihat ke dalam jet). Jadi saat pulsar berputar, pusat sinar radio menyapu Bumi, dan kami mendeteksi pulsa; tetapi sinar gamma diluncurkan langsung dari katulistiwa pulsar, jadi kami tidak melihatnya dari B0355. "
“Batasan geometris pada masing-masing pulsar (di mana kutub dan khatulistiwa) dari nebula angin pulsar membantu menjelaskan temuan mengenai pulsa radio dan sinar gamma dari dua bintang neutron ini,” kata Posselt. “Misalnya, Geminga tampak radio-quiet (tidak ada pulsa radio yang kuat) karena kami tidak memiliki pandangan langsung ke kutub dan emisi radio berdenyut diperkirakan dihasilkan di wilayah yang dekat dengan kutub. Tetapi Geminga menunjukkan denyutan sinar gamma yang kuat, karena ini tidak diproduksi di kutub, tetapi lebih dekat ke daerah khatulistiwa. ”
Pengamatan ini adalah bagian dari kampanye yang lebih besar untuk mempelajari enam pulsar yang terlihat memancarkan sinar gamma. Kampanye ini dipimpin oleh Roger Romani dari Universitas Stanford, dengan kolaborasi para astronom dan peneliti dari GWU (Oleg Kargaltsev), Universitas Negeri Penn (George Pavlov), dan Universitas Harvard (Patrick Slane).
Tidak hanya studi-studi ini yang menyoroti sifat-sifat nebula angin pulsar, studi-studi ini juga memberikan bukti pengamatan untuk membantu para astronom menciptakan model-model teori pulsar yang lebih baik. Selain itu, penelitian seperti ini - yang meneliti geometri magnetosfer pulsar - dapat memungkinkan para astronom untuk memperkirakan jumlah bintang yang meledak di galaksi kita dengan lebih baik.
Dengan mengetahui rentang sudut di mana pulsar terdeteksi, mereka harus dapat memperkirakan jumlah yang tidak terlihat dari Bumi dengan lebih baik. Namun cara lain di mana para astronom bekerja untuk menemukan benda-benda langit yang bisa bersembunyi di tempat-tempat buta manusia!
