Астрономы, возможно, разгадали секрет разности излучения пульсаров

Астрономы, занимающиеся изучением пульсаров, вероятно, наконец выяснили, почему эти загадочные пульсирующие объекты посылают разные виды сигналов в космос. Благодаря данным, полученным космической рентгеновской обсерваторией NASA «Чандра», ученые провели анализ двух очень контрастных пульсаров, чья энергетическая эмиссия (выброс) может быть наблюдаема только под определенными углами, что, в свою очередь, способно объяснить для ученых загадку, которую они не могли решить до сегодняшнего времени.

Пульсары – это тип нейтронных звезд, обладающих крайне плотным ядром из материи, оставленной после превращения некогда очень массивных звезд в сверхновые. Пожалуй, единственным, что очень сильно отличает пульсары от других нейтронных звезд, являются их пульсирующие выбросы радиоволн – плотно сфокусированных пучков электромагнитного излучения, очень быстро вращающихся вслед за пульсаром, как луч прожектора маяка.

Пульсары долгое время классифицировались именно благодаря этим выбросам радиоволн, однако более поздние исследования показали, что пульсары способны производить другой вид энергетических сигналов – гамма-импульсы – и этот факт заставил задуматься ученых на долгие годы.

Пульсар Геминга в представлении художника

«Возможность существования разных типов пульсаров до сих пор является одним из неизученных до конца моментов», — говорит исследователь Беттина Поссельт из Университета штата Пенсильвания (США).

«Согласно одному из наиболее возможных предположений, разность наблюдаемых импульсов может быть как-то связана с геометрией. Возможно, эта разность зависит от скорости вращения самого пульсара и того, как линия его магнитного склонения ориентирована по отношению к нам — видим ли мы пульсар, напрямую или нет».

Один из способов, благодаря которому ученые могут изучать пульсары, является слежение за туманностями пульсарного ветра – облаками энергетических частиц, образующихся в виде «пончикообразных» колец, называемых торами, которые, в свою очередь, под воздействием очень быстрой скорости вращения пульсара растягиваются, образуя своеобразный хвост.

С помощью космической рентгеновской обсерватории «Чандра» ученые изучают эти туманности и могут следить за различными видами магнитной активности, развернувшейся возле этих космических объектов.

«Мы получили одно из самых удивительных результатов исследований этих туманностей», — говорит физик Роджер В. Романи из Стэнфордского университета, принимавший участие в этой работе.

«Создав на базе полученных данных трехмерные визуальные модели этих туманностей, мы смогли проследить за тем, как расположенные в центре этих туманностей пульсары способны впрыскивать в них раскаленную плазму».

Два очень разных вида туманностей пульсарного ветра можно наблюдать, например, у пульсара Геминга, расположенного примерно в 800 световых годах от Земли, и BO355+54, находящегося примерно в 3300 световых годах от нас.

В случае пульсара Геминга (на изображении выше) можно отчетливо наблюдать три четких хвоста, создающих его туманность. Ученые считают, что два боковых хвоста этого пульсара создаются его полюсами и растягиваются более чем на один световой год. Кроме того, этот пульсар обладает и третьим, центральным и более коротким хвостом. По мнению исследователей, расположение полюсов пульсара Геминга по отношению к нам является основной причиной, почему мы способны улавливать на Земле только гамма-излучение этого пульсара, а не его радиоизлучение.

«Хвосты этого пульсара способны рассказать нам, почему это именно так», — говорит Поссельт.

«У пульсара Геминга на краях туманностей пульсарного ветра мы наблюдали яркие импульсы гамма-излучения, однако никаких радиолучей рядом с этими выбросами отмечено не было».

Для сравнения: пульсар B0355+54 (на изображение выше, рядом с пульсаром Геминга) посылает радиоволны в направлении Земли, поэтому мы смогли их обнаружить, но при этом не обнаружили гамма-излучения этого пульсара.

«В случае же B0355+54 импульсы направлены практически в нашу сторону, поэтому мы смогли определить очень мощное радиоизлучение, но в то же время не отметили никаких выбросов гамма-лучей», — говорит Олег Каргальцев из Университета Джорджа Вашингтона.

«Это может говорить о том, что направление оси вращения пульсара находится очень близко к плоскости нашего прямого наблюдения, а также то, что пульсар движется практически перпендикулярно своей оси вращения».

Мы по-прежнему много чего не знаем о пульсарах, однако такие новые открытия позволяют объяснить, почему мы улавливаем разные виды излучений, создаваемых этими космическими объектами.