Comportamento dei Pulsar a Raggi Gamma: Scoperte da PSR J2021+4026 e Vela

I Pulsar sono stelle di neutroni che ruotano velocemente e emettono fasci di radiazione. Sono famosi per i loro forti campi magnetici e la rotazione regolare. In questo studio, esaminiamo da vicino due pulsar a Raggi Gamma, PSR J2021+4026 e Vela. Questi pulsar mostrano comportamenti interessanti nel tempo, specialmente per quanto riguarda la loro Luminosità a raggi gamma e le velocità di rallentamento.

#Osservazioni e Risultati

#PSR J2021+4026

Si è notato che PSR J2021+4026 cambia la sua luminosità a raggi gamma nel tempo. In particolare, abbiamo registrato due cambiamenti significativi nel suo stato. Il primo cambiamento è avvenuto intorno alla data nota come MJD 58910, quando il pulsar è passato da uno stato di bassa luminosità a uno di alta luminosità. Il secondo cambiamento è avvenuto intorno a MJD 59510, quando è tornato a uno stato di luminosità più bassa.

Questi cambiamenti di luminosità sono più piccoli rispetto a quelli osservati in precedenti misurazioni. Inoltre, il tempo tra i cambiamenti di luminosità a raggi gamma in PSR J2021+4026 è più breve rispetto a quanto osservato in passato.

Interessante notare che il tempo tra i cambiamenti di stato in PSR J2021+4026 è simile ai tempi degli Glitch osservati nel pulsar Vela. Gli glitch sono aumenti improvvisi nella frequenza di rotazione di un pulsar. Volevamo capire se gli glitch di Vela potessero influenzare i cambiamenti di luminosità in PSR J2021+4026.

Per il pulsar Vela, è stato notato un calo nella sua emissione radio intorno a uno glitch avvenuto nel 2016. Questo è stato interpretato come se lo glitch avesse avuto qualche effetto sulla Magnetosfera del pulsar, la regione attorno ad esso influenzata dal suo campo magnetico. Tuttavia, dopo aver esaminato 15 anni di dati a raggi gamma, non abbiamo trovato cambiamenti significativi nelle proprietà di emissione a raggi gamma di Vela.

I dati suggeriscono che non c'è un legame chiaro tra gli glitch del pulsar Vela e i cambiamenti di stato in PSR J2021+4026. Ulteriori ricerche sono necessarie per capire appieno cosa guida i cambiamenti in PSR J2021+4026.

#Irregolarità Temporali nei Pulsar

I pulsar sono stabili nella loro rotazione ma possono comunque mostrare irregolarità temporali. Ci sono due tipi principali: glitch e rumore temporale. Gli glitch si riferiscono a improvvisi aumenti nella frequenza di rotazione di un pulsar. Anche se gli glitch sono stati osservati per oltre cinquant'anni, sono ancora un argomento di ricerca attiva.

Oltre alle irregolarità temporali, i pulsar possono mostrare vari fenomeni come cambi di modalità, annullamento, intermittente e variabilità nella forma dei loro impulsi emessi. Questi cambiamenti sono spesso collegati a spostamenti nella struttura della magnetosfera del pulsar.

Ad esempio, alcuni pulsar che cambiano modalità mostrano anche cambiamenti evidenti nei loro profili di impulso radio. I cambi di modalità possono essere identificati attraverso spostamenti nei profili di impulso, inclusi differenze in intensità, tempistica e larghezza di vari componenti nell'impulso.

Tali cambiamenti possono indicare che ci sono redistribuzioni delle correnti elettriche all'interno della magnetosfera, riflettendo cambiamenti nel campo magnetico e nella distribuzione delle particelle.

Diversi pulsar mostrano variazioni nei loro cambi di modalità su varie scale temporali. Ad esempio, un pulsar cambia tra due stati radio in una scala temporale di pochi periodi di rotazione, mentre un altro mostra un cambiamento improvviso nella velocità di rallentamento su nove anni.

Sono stati suggeriti diversi meccanismi per spiegare i cambi di modalità. Ad esempio, alcuni ricercatori hanno osservato connessioni tra i processi di glitch e i cambi di modalità in vari pulsar. I rapporti indicano che quando si verificano glitch, possono influenzare l'emissione radio, causando cambiamenti nel profilo degli impulsi emessi.

Tuttavia, non tutti i cambi di modalità sono accompagnati da glitch, suggerendo che altri processi fisici potrebbero portare a questi comportamenti.

#Osservazioni del Pulsar Vela

Il pulsar Vela è una delle fonti di raggi gamma più brillanti ed è stato studiato a lungo. La sua velocità di rotazione è elevata e ha subito molti glitch dalla sua scoperta oltre 50 anni fa. Notoriamente, il pulsar Vela sperimenta glitch ogni pochi anni, con una dimensione media degli glitch notata nelle osservazioni passate.

È interessante notare che un cambiamento nella forma dell'impulso radio è stato osservato durante un evento di glitch nel 2016. Questo indica che lo glitch ha influenzato la struttura della magnetosfera. Poiché Vela è un pulsar a raggi gamma prominente, capire se gli glitch influenzano la sua emissione a raggi gamma è fondamentale.

Abbiamo analizzato le proprietà di emissione a raggi gamma nel corso degli anni per Vela. Nonostante i frequenti glitch, non abbiamo trovato cambiamenti significativi nella sua emissione a raggi gamma legati a questi eventi. Anche se sono state osservate piccole fluttuazioni nel flusso, non indicavano cambiamenti importanti di stato.

#Evoluzione Temporale dell'Emissione a Raggi Gamma

Abbiamo utilizzato i dati del telescopio a raggi gamma per studiare le variazioni nella luminosità di PSR J2021+4026 e Vela pulsar. Esaminando i dati nel corso degli anni, abbiamo creato soluzioni temporali per ciascun stato di PSR J2021+4026 e valutato gli intervalli tra glitch del pulsar Vela.

• Per PSR J2021+4026, i nuovi stati sono stati definiti come stati di alto e basso flusso di raggi gamma, con cambiamenti nel comportamento temporale notati durante le transizioni di stato.
• I cambiamenti di stato in termini di luminosità e velocità di rallentamento erano più piccoli rispetto agli eventi precedenti, indicando una potenziale evoluzione graduale delle proprietà del pulsar.

Analizzando le finestre temporali delle osservazioni, abbiamo tracciato il flusso e la velocità di rallentamento di PSR J2021+4026, confermando nuovi cambi di stato che non erano stati precedentemente riportati.

Per Vela, abbiamo suddiviso le osservazioni in diversi intervalli di tempo corrispondenti ai suoi eventi di glitch e analizzato gli impatti sull'emissione a raggi gamma. Qui, non abbiamo trovato prove concrete di cambiamenti significativi nelle proprietà spettrali legate agli glitch.

#Analisi del Profilo dell'Impulso

Per capire come cambiano le emissioni dei pulsar dopo i cambi di stato, abbiamo raccolto dati e creato profili di impulso per PSR J2021+4026 e Vela. Questo ha comportato l'adattamento dei dati per estrarre parametri chiave sulla tempistica e la forma degli impulsi emessi.

Per PSR J2021+4026, abbiamo notato cambiamenti nel profilo dell'impulso tra gli stati, ma i cambiamenti erano meno pronunciati rispetto agli eventi precedenti. Analizzando le altezze degli impulsi, abbiamo confermato che, sebbene ci sia una diminuzione nel rapporto di altezza tra il primo e il secondo impulso, il cambiamento non è stato significativo come nelle osservazioni precedenti.

Nel caso del pulsar Vela, abbiamo analogamente analizzato i profili dell'impulso su vari intervalli di tempo tra glitch. Abbiamo dimostrato che, sebbene la forma dell'impulso mantenga la sua struttura generale, non ci sono stati cambiamenti significativi a lungo termine indicativi di spostamenti nelle proprietà di emissione del pulsar.

#Conclusione

In questa indagine, abbiamo esplorato i cambiamenti temporali nelle emissioni a raggi gamma di due pulsar, PSR J2021+4026 e Vela. I risultati indicano la presenza di nuovi cambi di stato in PSR J2021+4026, caratterizzati da cambiamenti più piccoli nella luminosità e nelle velocità di rallentamento rispetto alle osservazioni precedenti.

Per il pulsar Vela, nonostante la sua storia di glitch, non c'era un legame chiaro tra questi glitch e i cambiamenti nell'emissione a raggi gamma. Questi risultati sottolineano la complessità del comportamento dei pulsar e suggeriscono che ulteriori studi siano essenziali per svelare i meccanismi dietro queste variazioni.

In sintesi, anche se abbiamo fatto osservazioni significative, le pienissime implicazioni e connessioni tra glitch e cambi di modalità nei pulsar rimangono una questione aperta in astrofisica. Capire come evolvono e rispondono ai cambiamenti interni continua a essere un'importante area di ricerca.