Spiegazione Geometrica in Arrivo per le Emissioni Delle Pulsar


Geminga: NASA/CXC/PSU/B. Posselt et al; Infrarosso: NASA/JPL-Caltech; B0355+54: Banda X: NASA/CXC/GWU/N. Klingler et al; Infrarosso: NASA/JPL-Caltech; Illustrazioni: Nahks TrEhnl
Geminga: NASA/CXC/PSU/B. Posselt et al; Infrarosso: NASA/JPL-Caltech; B0355+54: Banda X: NASA/CXC/GWU/N. Klingler et al; Infrarosso: NASA/JPL-Caltech; Illustrazioni: Nahks TrEhnl

Due pulsar, caratterizzate da una forte emissione nella banda X, sono state recentemente oggetto di riprese a lunga esposizione del Chandra X-ray Observatory della NASA. Le pulsar analizzate, Geminga e B0355+54, fanno entrambe parte della Via Lattea, e le loro osservazioni sono state integrate con i dati nell’infrarosso dello Spitzer Space Telescope (dai quali provengono le immagini delle stelle presenti nel campo di vista).

Le pulsar – stelle di neutroni generate dal collasso del nucleo di stelle massive, altamente magnetizzate ed in rapida rotazione – producono un fascio di radiazione dai poli magnetici che viene percepito come una pulsazione regolare per via del cambio di direzione del fascio dato dalla rotazione della pulsar. La maggior parte delle pulsar possiede picchi di emissione nelle lunghezze d’onda del radio o dei raggi gamma, a cui viene associata anche un’emissione continua nella banda X proveniente dalle cosiddette “pulsar wind nebulae”, nubi estese di particelle ad alta energia che le circondano.

Geminga e B0355+54 hanno molte cose in comune: entrambe ruotano intorno alle cinque volte al secondo ed hanno circa mezzo miione di anni. Nonostante le caratteristiche simili, l’emissione è completamente diversa: Geminga mostra pulsazioni nel raggi gamma e totale assenza di emissione brillante nel radio, mentre B0355+54 è, al contrario, una delle pulsar radio più brillanti conosciute ma non mostra segni di raggi gamma. Oltre a questo, le osservazioni di Chandra (della durata complessiva di quasi otto giorni per Geminga e cinque per B0355+54, effettuate nel corso di diversi anni), hanno portato alla luce delle pulsar wind nebulae molto diverse. Attorno a Geminga si concentrano delle tracce arcuate che spazzano circa mezzo anno luce ed una struttura sottile situata direttamente dietro, mentre B0355+54 è circondata da un casco di emissione seguita da una doppia traccia sottile che si estende per almeno cinque anni luce.

Una possibile interpretazione per le lunghe code di entrambe le pulsar è che esse siano i getti emessi dai poli di rotazione, che in entrambi i casi sono abbastanza vicini ai poli magnetici, associati all’emissione radio: sia queste che i toroidi - ‘ciambelle’ - di radiazione emessa dall’equatore, prevalentemente nella banda gamma, di tutte e due sono schiacciati e spinti nella direzione opposta a quella in cui le pulsar viaggiano a velocità supersoniche.

Nel caso di Geminga però il toroide è visto praticamente di taglio mentre i getti puntano di lato; al contrario B0355+54, che ha una struttura simile, presenta getti che puntano diretti in direzione della Terra e nella direzione opposta, formando la doppia coda radio ben visibile in questa sorgente. Queste due immagini di Chandra spiegherebbero dunque, una volta sottolineata l’orientazione dell’asse di rotazione, la presenza – o l’assenza – di pulsazioni radio o gamma.

Le osservazioni di Chandra di Geminga e B0355+54 fanno parte di una più ampia campagna di osservazioni, condotta da Roger Romani della Stanford University ed avente come obiettivo lo studio di sei pulsar che mostrano emissione di raggi gamma. Questa survey copre un intervallo di età, proprietà di rotazione ed inclinazioni in modo da ottenere un test completo dei modelli di emissione delle pulsar.

Giulia Murtas

Fonte: https://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/chandra-images-show-that-geometry-solves-a-pulsar-puzzle.html

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