Mgławica wiatru pulsarowego

dnia 09/11/2016

crabnebula

Gwiazdy neutronowe są pozostałościami po eksplozjach supernowych, charakteryzującymi się masą od 1 do kilku mas Słońca i średnicy zaledwie kilku-kilkudziesięciu kilometrów. Pulsary to szybko rotujące gwiazdy neutronowe o bardzo silnym polu magnetycznym; naładowane cząstki znajdujące się w tym polu emitowane są w formie strumieni, które mogą omiatać Ziemię z wyjątkową regularnością co kilka sekund lub częściej. Co więcej, pulsary charakteryzują się wiatrami i naładowanymi cząstkami, czasami przyspieszanymi do prędkości bliskich prędkości światła, które tworzą mgławicę wokół pulsaru: mgławicę wiatru pulsarowego. Wysoka energia cząstek sprawia, że intensywnie emitują one promieniowanie w zakresie rentgenowskim. Dzięki temu mgławice te można obserwować i badać za pomocą obserwatoriów rentgenowskich.  Najsłynniejszym przykładem mgławicy wiatru pulsarowego jest przepiękna i dramatyczna Mgławica Kraba.

Gdy pulsar przemieszcza się przez ośrodek międzygwiezdny w mgławicy powstaje swego rodzaju fala uderzeniowa. Większość cząstek wiatru skupia się w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu pulsaru i prowadzi do powstania swego rodzaju ogona mgławicowego. Ostatnie obserwacje rentgenowskie i radiowe szybko poruszających się pulsarów potwierdzają istnienie jasnych, wydłużonych ogonów oraz zwartej mgławicy wokół tychże pulsarów. Długość ogona rentgenowskiego może znacznie przewyższać rozmiary kompaktowej mgławicy rozciągając się na kilka lat świetlnych za pulsarem.

Patrick Slane, astronom z CfA jest jednym z członków zespołu wykorzystującego Obserwatorium Rentgenowskie Chandra do badania mgławicy otaczającej pulsar PSR B0355+54 znajdującej się jakieś 3400 lat świetlnych od Ziemi. Obserwowany ruch pulsara po niebie (jego ruch własny) wynosi ok. 60 km/s. Wcześniejsze obserwacje za pomocą Chandry pozwoliły odkryć długi ogon mgławicy pulsaru rozciągający się na co najmniej siedem lat świetlnych (może nieco dłuższy, jednak pole detektora ograniczone było do takiego rozmiaru) oraz jasne, kompaktowe jądro. Naukowcy wykorzystali dane obserwacyjne zebrane za pomocą Chandry do zbadania struktury emisji pochodzącej od mgławicy. Okazało się, że kształt mgławicy po uwzględnieniu kierunku ruchu pulsaru przez ośrodek międzygwiezdny wskazuje, że oś rotacji pulsaru skierowana jest niemal bezpośrednio w stronę Ziemi. Oprócz tego naukowcy oszacowali wiele podstawowych parametrów mgławicy takich jak chociażby intensywność jej pola magnetycznego – okazała się niższa niż oczekiwana. Wyniki badań obejmują także właściwości kompaktowego jądra mgławicy i szczegóły mechanizmów fizycznych napędzających emisję w zakresie rentgenowskim i radiowym.