Туманность Гитара представляет собой гигантское облако из газообразного водорода, которое находится на расстоянии примерно в 6500 световых лет от нас.

Туманность Гитара получила название из-за сходства с инструментом в ярком водородном свете. Она была образована пузырями, которые выдувает пульсар. Этот пульсар (быстро вращающаяся нейтронная звезда, оставшаяся после коллапса массивной звезды) движется через пространство и оставляет за собой филамент из частиц и рентгеновского света. (Филамент – плотная, узкая нить космического вещества.)

Комбинация быстрого вращения и сильных магнитных полей пульсара ускоряет частицы и создает высокоэнергетическое излучение, включающее частицы материи и антиматерии – электроны и позитроны. В этом случае, привычный процесс превращения массы в энергию, известный по уравнению Эйнштейна E = mc², действует в обратном направлении: энергия превращается в массу, рождая частицы.

Частицы, закручиваясь вдоль магнитных линий пульсара, создают рентгеновское излучение. По мере того как пульсар и окружающее его облако частиц пролетают сквозь плотный газ, наиболее энергетичные частицы могут вырываться за пределы туманности Гитары и двигаться направо от пульсара. Они и формируют рентгеновский филамент. Эти частицы затем продолжают движение вдоль магнитных линий в межзвездной среде.

Туманность Гитара представляет собой гигантское облако из газообразного водорода, которое находится на расстоянии примерно в 6500 световых лет от нас. Оно появилось в результате появления звездных ветров, которые выдувают материал из пульсара B2224+65a. Это нейтронная звезда с быстрым вращением, которая образовалась после смерти обычной массивной звезды. Иногда пульсары называют мертвыми звездами, хотя они на самом деле очень активные.

Когда пульсар движется в космосе, то масса его материала, который улетает в космос, принимает форму известного музыкального инструмента, если смотреть на эту туманность с Земли. Но на самом деле это хаотичная, бесформенная масса, летящая позади мертвой звезды.

Пульсар создает струю в результате быстрого вращения и сильного магнитного поля, которое в тысячи раз сильнее магнитного поля Земли. Эти факторы ускоряют частицы, которые вырываются из полюсов пульсара, что создает также поток электромагнитного излучения в виде рентгеновского света.

Энергия струй пульсара настолько высока, что часть излучения преобразуется в материю с помощью уравнения Эйнштейна E=mc2, которое, как известно, показало, что материя и энергия – это две стороны одной медали. Когда это происходит, энергия преобразуется в пары электронов и позитронов, то есть аналогов электронов, но уже частиц антиматерии.

Пары частиц выбрасываются в космос и летят вдоль гигантских линий магнитного поля, которые пронизывают межзвездную среду, то есть материю и излучение, которые существуют в пространстве между звездами внутри галактики. Если частицы когда-либо столкнутся друг с другом, то они уничтожат друг друга, ведь материя и антиматерия не могут существовать вместе, и превратятся обратно в энергию.

Хотя туманность Гитара и "огнеметная струя" напрямую не связаны друг с другом, изменения в межзвездной среде, которые изменяют форму туманности, также влияют на выход струи, говорят ученые из NASA.

Частицы, вращающиеся по спирали вдоль линий магнитного поля вокруг пульсара, создают рентгеновские лучи, которые обнаруживает «Чандра». Когда пульсар и окружающая его туманность энергичных частиц пролетают через пространство, они сталкиваются с более плотными областями газа, что заставляет наиболее энергичные частицы вырваться за пределы туманности и лететь вправо от пульсара, создавая нить рентгеновских лучей.

Изучение этих данных показало, что изменения, которые управляют образованием пузырьков в водородной туманности, также контролируют изменения в количестве частиц, вылетающих справа от пульсара, вызывая лёгкое осветление и затухание рентгеновской нити.

Структура нити даёт ценную информацию о том, как электроны и позитроны перемещаются в межзвёздной среде, и как этот процесс направляет электроны и позитроны в межзвёздную среду.

Скорость движения пульсара по оценкам варьирует от 900 до 1800 км/с. Из-за такой большой пространственной скорости пульсар создает ударную волну. Это означает, что его скорость больше, чем скорость звука в межзвездной среде.

Эта волна, в Hα диапазоне видна как выброс из пульсара, который взаимодействует с окружающей средой. Туманность получила свое название из-за характерной формы ударной волны. Кроме того, на снимках в рентгеновском диапазоне видны тонкие и большие нити, совпадающие с позицией пульсара. Причины и механизм формирования этой струи не вполне ясен.

Оптические снимки туманности Гитара были получены космическим телескопом Хаббл в 1994, 2001, и 2006 годах. A в 1995 году снимок всей туманности был сделан обсерваторией Palomar.

В рентгеновском диапазоне хорошо видны струи (джет) вещества, расположенные около самого пульсара. Кончик джета совпадает с расположением пульсара, однако направление струи не соответствует направлению собственного движения.

Туманность, расположенная рядом с пульсаром PSR B2224+65, получила название «Гитара» благодаря явному сходству с музыкальным инструментом по своей форме. Такие причудливые очертания были созданы пузырьками, которые раздуваются под действием частиц, испускаемых пульсаром при постоянном ветре. Так как пульсар движется из нижнего правого угла в верхний левый, можно сделать вывод, что большинство этих пузырьков образовалось в прошлом, когда астрономический объект перемещался черед среду с различной плотностью.

На новом изображении, опубликованном NASA, объединены наблюдения «Чандры» (красные пятна) и Паломарской обсерватории (синие точки). Самая яркая точка на вершине «гитары» – это пульсар – быстро вращающаяся нейтронная звезда, оставшаяся после коллапса массивной звезды, выбрасывает похожие на пламя нити частиц и рентгеновский свет. Благодаря «рентгеновскому зрению» обсерватории, можно рассмотреть испускаемую пульсаром цепочку из частиц энергетического вещества и антивещества длиной около двух световых лет или 19 трлн км.

Такой необычный эффект происходит в результате взаимодействия двух противоположных сил: стремительного вращения и мощных магнитных полей пульсаров. В результате ускоряются частицы и высокоэнергетическое излучение, после чего образуются частицы материи и антивещества, состоящие из пар электронов и позитронов. В этом случае привычный процесс превращения массы в энергию, который описывается формулой Альберта Эйнштейна E = mc², происходит в обратном направлении. Энергия преобразуется в массу для формирования частиц.

Вращающиеся по спирали частицы вокруг силовых линий магнитного поля пульсара, испускают рентгеновское излучение, которое и рассмотрел телескоп «Чандра». Когда нейтронная звезда и окружающее ее облако из энергичных частиц двигались в космическом пространстве, они столкнулись с более плотными областями газа. Это позволило наиболее энергичным частицам вырваться из туманности и пролететь мимо пульсара с правой стороны, создавая поток рентгеновских лучей. После того, как частицы попадали наружу, они продолжили вращаться по спирали и двигаться вдоль силовых линий магнитного поля уже в межзвездной среде – в пространстве между звездами.

Анализ собранных данных позволил астрономам сделать вывод, что процессы, вызывающие появление пузырьков в водородной туманности, формирующей контур гитары, оказывают воздействие и на количество частиц, которые направляются вправо от пульсара. Это приводит к незначительному ослаблению яркости и затуханию рентгеновской нити.

Строение самой цепочки из ярких точек позволяет исследователям понять, как электроны и позитроны перемещаются в межзвездной среде, а также посмотреть, как частицы попадают в космическое пространство.