p Como faróis cósmicos varrendo o universo com explosões de energia, Os pulsares fascinaram e confundiram os astrônomos desde que foram descobertos, há 50 anos. Em dois estudos, equipes internacionais de astrônomos sugerem que imagens recentes do Observatório de raios-X Chandra da NASA de dois pulsares - Geminga e B0355 + 54 - podem ajudar a iluminar as assinaturas de emissão distintas dos pulsares, bem como sua geometria freqüentemente desconcertante. p Pulsares são um tipo de estrela de nêutrons que nascem em explosões de supernova quando estrelas massivas colapsam. Descoberto inicialmente por feixes de emissão de rádio semelhantes a um farol, pesquisas mais recentes descobriram que os pulsares energéticos também produzem feixes de raios gama de alta energia.

p Interessantemente, os feixes raramente combinam, disse Bettina Posselt, pesquisador sênior associado em astronomia e astrofísica, Estado de Penn. As formas dos pulsos de rádio e raios gama observados são frequentemente bem diferentes e alguns dos objetos mostram apenas um tipo de pulso ou outro. Essas diferenças geraram debate sobre o modelo do pulsar.

p "Não é totalmente compreendido por que existem variações entre diferentes pulsares, "disse Posselt." Uma das principais ideias aqui é que as diferenças de pulso têm muito a ver com geometria - e também depende de como o giro do pulsar e os eixos magnéticos são orientados em relação à linha de visão, quer você veja certos pulsares ou não , e também como você os vê. "

p As imagens do Chandra estão dando aos astrônomos uma visão mais próxima do que nunca da geometria distinta dos ventos de partículas carregadas que irradiam em raios-X e outros comprimentos de onda dos objetos, de acordo com Posselt. Os pulsares giram ritmicamente enquanto se propagam pelo espaço a velocidades que chegam a centenas de quilômetros por segundo. Nebulosas de vento pulsar (NMP) são produzidas quando as partículas energéticas fluindo de pulsares disparam ao longo dos campos magnéticos das estrelas, forma tori - anéis em forma de donut - em torno do plano equatorial do pulsar, e jato ao longo do eixo de rotação, frequentemente se transformando em longas caudas à medida que os pulsares rapidamente cortam o meio interestelar.

p "Este é um dos melhores resultados do nosso estudo mais amplo das nebulosas do vento pulsar, "disse Roger W. Romani, professor de física da Universidade de Stanford e investigador principal do projeto Chandra PWN. "Ao tornar visível a estrutura 3-D desses ventos, mostramos como se pode rastrear o plasma injetado pelo pulsar no centro. A fantástica acuidade de raios-X do Chandra foi essencial para este estudo, por isso estamos felizes por ter sido possível obter as exposições profundas que tornaram essas estruturas tênues visíveis. "

p Um NMP espetacular é visto ao redor do pulsar Geminga. Geminga - um dos pulsares mais próximos a apenas 800 anos-luz de distância da Terra - tem três caudas incomuns, disse Posselt. Os fluxos de partículas que saem dos supostos pólos de Geminga - ou caudas laterais - se estendem por mais de meio ano-luz, mais de 1, 000 vezes a distância entre o Sol e Plutão. Outra cauda mais curta também emana do pulsar.

p Os astrônomos disseram que uma imagem PWN muito diferente é vista na imagem de raios-X de outro pulsar chamado B0355 + 54, que é cerca de 3, 300 anos-luz de distância da Terra. A cauda deste pulsar tem um limite de emissão, seguido por uma cauda dupla estreita que se estende por quase cinco anos-luz de distância da estrela.

p Enquanto Geminga mostra pulsos no espectro de raios gama, mas o rádio está quieto, B0355 + 54 é um dos pulsares de rádio mais brilhantes, mas não mostra os raios gama.

p "As caudas parecem nos dizer por que isso, "disse Posselt, acrescentando que o eixo de rotação dos pulsares e as orientações do eixo magnético influenciam as emissões que são vistas na Terra.

p De acordo com Posselt, Geminga pode ter pólos magnéticos bem próximos à parte superior e inferior do objeto, e pólos giratórios quase alinhados, muito parecido com a Terra. Um dos pólos magnéticos do B0355 + 54 pode estar voltado diretamente para a Terra. Como a emissão de rádio ocorre perto do local dos pólos magnéticos, as ondas de rádio podem apontar ao longo da direção dos jatos, ela disse. Emissão de raios gama, por outro lado, é produzido em altitudes mais elevadas em uma região maior, permitindo que os respectivos pulsos varram áreas maiores do céu.

p "Para Geminga, vemos os pulsos de raios gama brilhantes e a borda do toro da nebulosa de vento do pulsar, mas os feixes de rádio perto dos jatos apontam para os lados e permanecem invisíveis, "Posselt disse.

p As caudas laterais fortemente dobradas oferecem aos astrônomos pistas sobre a geometria do pulsar, que poderia ser comparado a qualquer um dos rastros de jato voando para o espaço, ou a um choque de arco semelhante à onda de choque criada por uma bala ao ser disparada pelo ar.

p Oleg Kargaltsev, professor assistente de física, George Washington University, que trabalhou no estudo em B0355 + 54, disse que a orientação do B0355 + 54 desempenha um papel na forma como os astrônomos veem o pulsar, também. O estudo está disponível online em arXiv.

p "Para B0355 + 54, um jato aponta para perto de nós, de modo que detectamos os pulsos de rádio brilhantes, enquanto a maior parte da emissão de raios gama é direcionada no plano do céu e não atinge a Terra, "disse Kargaltsev." Isso implica que a direção do eixo de rotação do pulsar está próxima à direção da linha de visão e que o pulsar está se movendo quase perpendicularmente ao seu eixo de rotação. "

p Noel Klingler, um assistente de pesquisa de pós-graduação em física, George Washington University, e autor principal do artigo B0355 + 54, acrescentou que os ângulos entre os três vetores - o eixo de rotação, a linha de visão, e a velocidade - são diferentes para diferentes pulsares, afetando assim a aparência de suas nebulosas.

p "Em particular, pode ser complicado detectar um PWN de um pulsar se movendo perto da linha de visão e tendo um pequeno ângulo entre o eixo de rotação e nossa linha de visão, "disse Klingler.

p Na interpretação do arco-choque dos dados de raios-X Geminga, As duas longas caudas de Geminga e seu espectro incomum podem sugerir que as partículas são aceleradas quase à velocidade da luz por meio de um processo chamado aceleração de Fermi. A aceleração de Fermi ocorre na interseção de um vento pulsar e o material interestelar, de acordo com os pesquisadores, que relatam suas descobertas sobre Geminga na edição atual da Astrophysical Journal .

p Embora diferentes interpretações permaneçam sobre a mesa para a geometria de Geminga, Posselt disse que as imagens do pulsar do Chandra estão ajudando os astrofísicos a usar os pulsares como laboratórios de física de partículas. O estudo dos objetos dá aos astrofísicos a chance de investigar a física das partículas em condições que seriam impossíveis de replicar em um acelerador de partículas na Terra.

p "Em ambos os cenários, Geminga fornece novas restrições interessantes sobre a física de aceleração em nebulosas de vento pulsar e sua interação com a matéria interestelar circundante, " ela disse.