Imágenes de Chandra muestran que la geometría resuelve un rompecabezas de Pulsar

El Observatorio Espacial de rayos x Chandra de la NASA ha tomado exposición profunda de dos púlsares energéticos cercano volando a través de la Galaxia Vía Láctea. La forma de su emisión de rayos x sugiere que existe una explicación geométrica para desconcertantes diferencias en el comportamiento de algunos púlsares.

Los púlsares − rápidamente giratorios, altamente magnetizados, estrellas de neutrones llevadas adentro de supernova explosiones provocadas por el colapso de estrellas masivas − fueron descubiertas a través de su emisión de radio pulsado, muy regular, hace 50 años.  Los púlsares producen un haz de Faro como de la radiación que los astrónomos detectan como pulsos como rotación del pulsar barre el rayo en el cielo.

Desde su descubrimiento, se han descubierto miles de púlsares, muchos de los cuales producen haces de ondas de radio y rayos gamma. Algunos púlsares sólo impulsos de radio y otros solamente pulsos de rayos gamma. Las observaciones de Chandra han revelado mayor emisión de rayos x de extensas nubes de partículas de alta energía, llamadas nebulosas de viento de pulsar, asociadas a ambos tipos de púlsares. Nuevos datos del Chandra en nebulosas de viento de pulsar pueden explicar la presencia o ausencia de pulsos de radio y rayos gamma

Este gráfico de cuatro paneles muestra los dos púlsares observados por Chandra. Geminga es en la parte superior izquierda y B0355 + 54 está en la parte superior derecha. En ambas de estas imágenes, rayos x de Chandra, color azul y púrpura, se combinan con los datos infrarrojos del telescopio del espacio de la NASA Spitzer que muestra estrellas en el campo de visión. Debajo de cada imagen de datos, Ilustración de un artista muestra más detalles de lo que los astrónomos piensan que se parece a la estructura de cada nebulosa de viento de pulsar.

De Geminga, una profunda observación de Chandra, un total de casi ocho días durante varios años se analizó para barrer, arqueados senderos que abarcan medio año luz y una estructura estrecha directamente detrás de la pulsar. Una observación de Chandra de cinco días del segunda pulsar, B0355 + 54, mostró un tope de emisiones, seguido por un estrecho sendero doble casi cinco años de luz.

Los púlsares subyacentes son muy similares, ambas girando alrededor de cinco veces por segundo y tanto de años cerca de la mitad 1 millón de años. Sin embargo, Geminga muestra pulsos de rayos gamma con la no emisión de radio brillante, mientras que B0355 + 54 es uno de los púlsares de radio más brillantes conocidos, sin embargo no se ha visto en rayos gamma.

Una posible interpretación de las imágenes de Chandra es que los senderos largos y angostos al lado de Geminga y la doble cola de B0355 + 54 representan estrechos chorros que emanan de los polos de giro del púlsar. Ambos púlsares también contienen un remolino de emisión que se extiende desde el Ecuador que da la vuelta del pulsar. Estas estructuras en forma de disco y los jets son aplastados y barridos detrás como los púlsares vuelan por la galaxia a velocidades supersónicas

En el caso de Geminga, la vista del remolino está cerca de borde-en, mientras que los jets apuntan a los lados.  B0355 + 54 tiene una estructura similar, pero con el remolino  casi cara-en y los jets apuntando casi directamente hacia y lejos de la tierra. B0355 + 54, los jets aerodinámicas parecen casi uno encima del otro, dando una doble cola.

Ambos púlsares tienen polos magnéticos muy cerca de sus polos de giro, como es el caso para el campo magnético de la Tierra. Estos polos magnéticos son el sitio de emisión de radio del púlsar por lo que los astrónomos esperan que las vigas de radio para que apunte en una dirección similar como los chorros. Por el contrario, la emisión de rayos gamma se produce principalmente en el Ecuador dando la vuelta y se alinea así con el remolino.

En Geminga, los astrónomos ven los pulsos de rayos gamma brillante a lo largo del borde del remolino, pero las vigas de radio cerca de los chorros punto apagado a los lados y permanecen invisibles. B0355 + 54, un chorro de puntos casi a lo largo de nuestra línea de visión hacia el púlsar. Esto significa que los astrónomos ven los pulsos de radio brillante, mientras que el remolino y su emisión de rayos gamma asociados se dirigen en una dirección perpendicular a nuestra línea de visión, falta la Tierra.

Estas dos imágenes profundas de Chandra han, expuestos por lo tanto, la orientación de giro de estos púlsares, ayudando a explicar la presencia y ausencia, de la radio y los rayos gamma pulsos.

Las observaciones de Chandra de Geminga y B0355 + 54 son parte de una gran campaña, dirigida por Roger Romani de la Universidad de Stanford, para el estudio de los seis púlsares que se han visto a emitir rayos gamma. La muestra de estudio cubre una gama de edades, propiedades de la desaceleración e inclinaciones esperadas, lo que es una poderosa prueba de modelos de emisión del púlsar.

Un libro sobre Geminga dirigido por Bettina Posselt de Penn State University fue aceptado para su publicación en The Astrophysical Journal y está disponible en línea. Un documento sobre B0355 + 54 dirigido por Noel Klingler de la George Washington University publicó en la edición del 20 de diciembre de 2016 de The Astrophysical Journal y está disponible en línea. Marshall Space Flight Center de la NASA en Huntsville, Alabama, administra el programa Chandra para la dirección de misiones de ciencia de la NASA en Washington. El Observatorio Astrofísico Smithsonian en Cambridge, Massachusetts, controla las operaciones de la ciencia y el vuelo de Chandra.

Image credit: Geminga image: NASA/CXC/PSU/B. Posselt et al; Infrared: NASA/JPL-Caltech; B0355+54: X-ray: NASA/CXC/GWU/N. Klingler et al; Infrared: NASA/JPL-Caltech; Illustrations: Nahks TrEhnl

Last Updated: Jan. 18, 2017

Editor: Lee Mohon

Traducción: El Quelonio Volador