Një astrofizikan teorik nga Universiteti i Kansasit mund të ketë zgjidhur një mister pothuajse dy dekadash mbi origjinën e modelit të pazakontë “zebra” të vërejtur në pulset e radiofrekuencave të larta nga Mjegullnaja e Gaforres.
Gjetjet e tij sapo janë publikuar në “Physical Review Letters”.
Mjegullnaja e Gaforres përmban një yll neutroni në qendër të saj, i cili është formuar në një pulsar 12 milje të gjerë që rrotullon rrezatimin elektromagnetik nëpër kozmos.
“Emetimi, që i ngjan një drite të një fari, kalon në mënyrë të përsëritur pranë Tokës ndërsa ylli rrotullohet,” tha autori kryesor, Mikhail Medvedev, profesor i fizikës dhe astronomisë në KU.
“Ne e vëzhgojmë këtë si një emetim të pulsuar, zakonisht me një ose dy pulse për çdo rrotullim. Pulsari specifik për të cilin po flas njihet si Pulsari i Gaforres, i vendosur në qendër të Mjegullnajës së Gaforres, 6,000 vite dritë larg nesh.”
Mjegullnaja e Gaforres është mbetja e një supernove që u shfaq në vitin 1054.
“Regjistrime historike, përfshirë ato kineze, përshkruajnë një yll jashtëzakonisht të ndritshëm që u shfaq në qiell,” tha kërkuesi i KU-së.
Por, ndryshe nga çdo pulsar tjetër i njohur, Medvedev tha se Pulsari i Gaforres paraqet një model zebra—hapësira të pazakonta midis brezave në spektrin elektromagnetik, të përpjesëtuara me frekuencat e brezave, dhe veçori të tjera të çuditshme si polarizim i lartë dhe stabilitet.
“Është shumë i ndritshëm, në pothuajse të gjitha brezat e valëve,” tha ai. “Ky është objekti i vetëm që njohim që prodhon modelin zebra, dhe ai shfaqet vetëm në një komponent të vetëm të emetimit nga Pulsari i Gaforres.
“Pulsi kryesor është një puls me brez të gjerë, tipik për shumicën e pulsarëve, me komponentë të tjerë të brezit të gjerë të zakonshëm për yjet neutronikë. Megjithatë, pulsi i frekuencës së lartë është unik, që varion midis 5 dhe 30 gigahercëve—frekuenca të ngjashme me ato në një furrë me mikrovalë.”
Që nga zbulimi i këtij modeli në një punim të vitit 2007, kërkuesi i KU-së tha se modeli ka rezultuar “i ndërlikuar” për studiuesit.
Medvedev modeloi difraksionin e valëve rreth një rajoni reflektues rrethor me indeks të ndryshueshëm rrezor të thyerjes jashtë tij për të kuptuar më mirë modelin zebra të Mjegullnajës së Gaforres. Kredia: Mikhail Medvedev
“Hulumtuesit kanë propozuar mekanizma të ndryshëm emetimi, por asnjëri nuk ka shpjeguar bindshëm modelet e vëzhguara,” tha ai.
Duke përdorur të dhëna nga Pulsari i Gaforres, Medvedev krijoi një metodë duke përdorur optikën e valëve për të matur dendësinë e plazmës së pulsarit—“gazin” e grimcave të ngarkuara (elektrone dhe pozitrone)—duke përdorur një model vijash të vëzhguar në pulset elektromagnetike.
“Nëse keni një ekran dhe një valë elektromagnetike kalon pranë, vala nuk përhapet drejtpërdrejt përmes tij,” tha Medvedev.
“Në optikën gjeometrike, hijet e krijuara nga pengesat do të zgjasnin pafundësisht—nëse jeni në hije, nuk ka dritë; jashtë saj, shihni dritë. Por optika e valëve sjell një sjellje të ndryshme—valët përkulen rreth pengesave dhe ndërhyjnë me njëra-tjetrën, duke krijuar një sekuencë të vijave të ndritshme dhe të errëta për shkak të ndërhyrjes konstruktive dhe shkatërruese.”
Ky fenomen i njohur i modelit të vijave shkaktohet nga ndërhyrja konstruktive e qëndrueshme, por ka karakteristika të ndryshme kur valët e radios përhapen rreth një ylli neutronik.
“Një model difraksioni tipik do të prodhonte vija të shpërndara në mënyrë të barabartë nëse thjesht do të kishim një yll neutronik si një pengesë,” tha kërkuesi i KU-së. “Por këtu, fusha magnetike e yllit neutronik gjeneron grimca të ngarkuara që përbëjnë një plazmë të dendur, e cila ndryshon me distancën nga ylli.
“Ndërsa një valë radio përhapet përmes plazmës, ajo kalon përmes zonave të holluara, por reflektohet nga plazma e dendur. Ky reflektim ndryshon sipas frekuencës: Frekuencat e ulëta reflektohen në rreze të mëdha, duke krijuar një hije më të madhe, ndërsa frekuencat e larta krijojnë hije më të vogla, duke rezultuar në hapësira të ndryshme të vijave.”
Në këtë mënyrë, Medvedev përcaktoi se materia e plazmës së Pulsarit të Gaforres shkakton difraksion në pulset elektromagnetike që janë përgjegjëse për modelin e tij unik zebra.
“Ky model është i pari që mund të masë ato parametra,” tha Medvedev. “Duke analizuar vijat, mund të deduktojmë dendësinë dhe shpërndarjen e plazmës në magnetosferë. Është e mahnitshme sepse këto vëzhgime na lejojnë të shndërrojmë matjet e vijave në një shpërndarje të dendësisë së plazmës, duke krijuar në thelb një imazh ose duke kryer tomografi të magnetosferës së yllit neutronik.”
Më tej, Medvedev tha se teoria e tij mund të testohet me mbledhjen e më shumë të dhënave nga Pulsari i Gaforres dhe të përsoset duke marrë parasysh efektet e tij të fuqishme dhe të çuditshme gravitacionale dhe polarizuese. Kuptimi i ri i mënyrës se si materia e plazmës ndryshon një sinjal të pulsarit do të ndryshojë mënyrën se si astrofizikanët kuptojnë pulsarët e tjerë.
“Pulsari i Gaforres është disi unik—është relativisht i ri për standardet astronomike, vetëm rreth një mijë vjet i vjetër, dhe shumë energjetik,” tha ai. “Por nuk është i vetëm; ne njohim qindra pulsarë, me mbi një duzinë që janë gjithashtu të rinj.
“Pulsarët binarë të njohur, të cilët janë përdorur për të testuar teorinë e relativitetit të përgjithshëm të Ajnshtajnit, gjithashtu mund të eksplorohen me metodën e propozuar. Ky kërkim mund të zgjerojë vërtet të kuptuarit dhe teknikat e vëzhgimit për pulsarët, veçanërisht ata të rinj dhe energjetikë.”
