آخرین خبرها

تپ اختر چیست؟

تصویر: یک تپ اختر (صورتی) در مرکز کهکشان Messier 82 در این تصویر عمودی چند موج دیده می شود. این تپ اختر توسط NuSTAR ناسا کشف شد که انتشار اشعه ایکس تپ اختر را تشخیص داد. (تصویر: © NASA / JPL-Caltech)

تپ اختر ها اجسام کروی و جمع و جوری هستند که تقریباً به اندازه یک شهر بزرگ هستند اما جرم آنها بیشتر از خورشید است. دانشمندان از تپ اخترها برای بررسی وضعیتهای شدید ماده ، جستجوی سیارات فراتر از منظومه شمسی زمین و اندازه گیری فواصل کیهانی استفاده می کنند. تپ اختر ها همچنین می توانند به دانشمندان در یافتن امواج گرانشی کمک کنند ، که می تواند راهی برای وقایع کیهانی پرانرژی مانند برخورد بین سیاهچاله های بزرگ باشد. تپ اخترها که در سال ۱۹۶۷ کشف شد ، اعضای جذاب جامعه کیهانی هستند.

تپ اختر چیست؟

از روی زمین ، تپ اخترها اغلب مانند ستاره های سوسوزن به نظر می رسند. روشن و خاموش ، روشن و خاموش ، به نظر می رسد با ریتمی منظم چشمک می زنند. اما نور حاصل از تپ اخترها در واقع نمی لرزد یا تپش ندارد و این اجرام در واقع ستاره نیستند.

تپ اختر ها دو پرتوی باریک و ثابت را در جهت مخالف تابش می کنند. اگرچه نور پرتو ثابت است ، اما به نظر می رسد تپ اخترها سوسو می زنند و همچنین می چرخند. به همین دلیل به نظر می رسد که یک فانوس دریایی با مشاهده یک دریانورد در اقیانوس چشمک می زند: همانطور که تپ اختر می چرخد ​​، پرتوی نور ممکن است در سراسر زمین جاروب شود ، سپس از دید خارج شود ، سپس دوباره به عقب برگردد. برای یک ستاره شناس روی زمین ، نور از درون به بیرون می رود و از دید خارج می شود و این تصور را می دهد که تپ اختر چشمک می زند و خاموش می شود. دلیل این که پرتو نور تپ اختر مانند پرتوی فانوس دریایی به دور خود می چرخد ​​این است که پرتوی نور تپ اختر معمولاً با محور چرخش تپ اختر مطابقت ندارد.

تصویر: این نمودار یک تپ اختر مخروط زرد نور را نشان می دهد که توسط ستاره شناسان روی زمین قابل مشاهده است. مخروط با محور چرخش مطابقت ندارد ، به همین دلیل است که پرتو به جای اینکه فقط در یک جهت قرار بگیرد ، آسمان را جارو می کند. (اعتبار تصویر: ناسا)

از آنجا که “چشمک زدن” یک تپ اختر در اثر چرخش آن ایجاد می شود ، سرعت پالس ها نیز سرعت چرخش تپ اختر را نشان می دهد. در کل بیش از ۲۰۰۰ تپ اختر شناسایی شده است. بیشتر کسانی که به ترتیب یکبار در ثانیه می چرخند (به این موارد گاهی “تپ اخترهای کند” گفته می شود) ، در حالی که بیش از ۲۰۰ تپشگاهی که صدها بار در ثانیه می چرخند (“تپ اخترهای میلی ثانیه ای”) پیدا شده است. سریعترین تپ اخترهای میلی ثانیه ای می توانند بیش از ۷۰۰ بار در ثانیه بچرخند.

تپ اختر ها در واقع ستاره نیستند – یا حداقل آنها ستاره های “زنده” نیستند. تپ اخترها به خانواده ای از اجسام موسوم به ستاره های نوترونی تعلق دارند که وقتی سوخت هسته ای از هسته خورشید که هسته آن از خورشید بیشتر است و در خودش فرو می ریزد تشکیل می شود. این مرگ ستاره ای معمولاً یک انفجار عظیم به نام ابرنواختر ایجاد می کند. ستاره نوترونی قطعه متراکمی از مواد است که پس از این مرگ انفجاری باقی مانده است.

قطر ستاره های نوترونی به طور معمول حدود ۱۲.۴ تا ۱۴.۹ مایل (۲۰ تا ۲۴ کیلومتر) است ، اما می توانند جرم خورشید را تا دو برابر داشته باشند که قطر آن تقریباً ۸۶۴۹۳۸ مایل (۳۹۲/۱ میلیون کیلومتر) است. به گفته ناسا ، مقداری ماده به اندازه مکعب شکر از یک ستاره نوترونی حدود ۱ میلیارد تن (۰.۹ متر تن) وزن دارد – “تقریباً مشابه کوه اورست”. نیروی جاذبه روی سطح یک ستاره نوترونی حدود ۱ میلیارد برابر بیشتر از جاذبه روی سطح زمین خواهد بود.

تنها جسمی که چگالی بیشتری نسبت به یک ستاره نوترونی دارد ، سیاهچاله است که با فروپاشی یک ستاره در حال مرگ نیز تشکیل می شود. عظیم ترین ستاره نوترونی که تاکنون اندازه گیری شده ۲.۰۴ برابر جرم خورشید است. به گفته فریال اوزل ، استاد نجوم و اخترفیزیک در دانشگاه ایالتی آریزونا ، متخصص در اشیاact جمع و جور و حالت های شدید ماده در جهان ، دانشمندان دقیقاً نمی دانند که ستارگان نوترونی عظیم چقدر می توانند بدست آورند.

تپ اختر ها ستاره های نوترونی هستند و همچنین بسیار مغناطیسی هستند. در حالی که زمین دارای یک میدان مغناطیسی است که به اندازه کافی قدرت دارد تا یک سوزن قطب نما را به آرامی اعمال کند ، نبض ها دارای میدان های مغناطیسی هستند که از ۱۰۰ میلیون بار تا ۱ چهار میلیارد (یک میلیون میلیارد) بار بیشتر از زمین است.

اوزل در نامه ای به اسپیس دات کام گفت: “برای اینکه یک ستاره نوترونی به عنوان تپ اختر منتشر شود ، باید ترکیب مناسبی از قدرت میدان مغناطیسی و فرکانس چرخش داشته باشد.” بعضی از ستاره های نوترونی ممکن است یک بار به صورت تپشگر تابش کرده باشند ، اما دیگر تابش نمی کنند (بیشتر بخوانید در زیر) اوزل همچنین اشاره کرد که ممکن است پرتوی امواج رادیویی ساطع شده از تپ اختر از میدان دید تلسکوپ مستقر در زمین عبور نکند و مانع از مشاهده اخترشناسان شود.

چرا تپ اخترها می چرخند؟

کندترین تپ اخترهایی که تاکنون شناسایی شده اند به ترتیب یک بار در ثانیه است و به طور معمول تپ اخترهای کند نامیده می شوند. سریعترین تپ اخترهای شناخته شده می توانند صدها بار در ثانیه بچرخند و به تپ اخترهای سریع یا تپ اخترهای میلی ثانیه معروف هستند (زیرا دوره چرخش آنها بر حسب میلی ثانیه اندازه گیری می شود).

تپ اخترها می چرخند زیرا ستاره هایی که از آنها شکل گرفته نیز می چرخند و سقوط مواد ستاره ای به طور طبیعی سرعت چرخش تپ اختر را افزایش می دهد. (نزدیک کردن جرم به مرکز جسم در حال چرخش سرعت چرخش آن را افزایش می دهد ، به همین دلیل اسکیت بازان می توانند با کشیدن بازوها به سمت تنه سریعتر بچرخند).

پالسارها به بزرگی شهرهای کوچک هستند ، بنابراین افزایش سرعت آنها در چنین سرعتی زیاد کار چندانی نیست. در حقیقت ، تپ اخترهای میلی ثانیه ای به منبع انرژی اضافی نیاز دارند تا به چنین سرعت چرخشی بالایی برسند.

دانشمندان تصور می کنند که نبض های میلی ثانیه ای باید از طریق سرقت انرژی یک فرد همراه به وجود آمده باشند. سیفون های تپ اختر از طرف همراه خود دارای اهمیت و حرکت هستند و به تدریج سرعت چرخش تپ اختر را افزایش می دهند. این خبر بدی برای ستاره همراه است که ممکن است توسط تپ اختر کاملاً بلعیده شود. این توضیح می دهد که چرا تپ اخترهای میلی ثانیه ای کشف شده اند و در آن نزدیکی وجود ندارد. به سیستم هایی که دانشمندان می بینند یک تپ اختر در حال مکیدن زندگی از یک ستاره است ، ستاره های بیوه سیاه یا ستاره های برگشتی نامیده می شوند که به نام دو نوع عنکبوت خطرناک (مکنده زندگی) نامگذاری شده اند.

برداشت یک هنرمند از یک ماده syphoning تپ اختر به دور از یک ستاره همراه ، منجر به تشکیل یک تپ اختر میلی ثانیه می شود. (اعتبار تصویر: حق چاپ NASA / CXC / M.Weiss)

چه چیزی باعث ایجاد تابش تپ اختر می شود؟

تپ اختر ها می توانند در طول موج های مختلف از امواج رادیویی تا اشعه گاما ، پرانرژی ترین شکل نور جهان ، نور را تابش کنند.

چگونه تپ اخترها نور تابش می کنند؟ به گفته آلیس هاردینگ ، اخترفیزیکدان مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا در گرینبلت ، مریلند ، متخصص در تپ اخترها ، دانشمندان هنوز پاسخ دقیق به این سوال ندارند. علاوه بر این ، دانشمندان دریافته اند که سازوکارهای مختلف احتمالاً عامل تولید طول موج های مختلف نور از منطقه بالای سطح تپ اختر هستند. پرتوهای نور مانند فانوس دریایی که دانشمندان برای اولین بار در دهه ۱۹۶۰ مشاهده کردند از امواج رادیویی تشکیل شده است. این پرتوهای نور به دلیل روشنایی و باریک بودن بسیار زیاد قابل توجه هستند و خصوصیاتی مشابه پرتوی لیزر دارند. نور لیزر “منسجم” است و در مقابل نور غیر منسجمی است که توسط یک لامپ تابش می شود. در پرتوی از نور منسجم ، ذرات نور اساساً به صورت گام به گام پیش می روند و یک پرتو متمرکز یکنواخت ایجاد می کنند. وقتی ذرات نور به این ترتیب با هم کار می کنند ، می توانند با استفاده از همان مقدار توان ، پرتویی از نور را که به طور تصاعدی روشن تر از منبع نور منتشر است ، تولید کنند.

آنچه که به نظر دانشمندان واضح است این است که انتشار نبض توسط چرخش نبضار و میدان مغناطیسی آن تأمین می شود ، طبق گفته راجر رومانی ، استاد فیزیک دانشگاه استنفورد که به مطالعه تپ اخترها و سایر اجسام جمع و جور می پردازد. رومانی گفت ، نبض های با سرعت بیشتر دارای میدان های مغناطیسی ضعیف تری نسبت به ضربان های با سرعت کمتری هستند ، اما افزایش سرعت چرخش همچنان کافی است تا باعث شود که این نبض های سریع پرتوهای مشابه روشنایی با ضربان های کندتر داشته باشند.

برداشت یک هنرمند از خطوط میدان مغناطیسی که در اطراف یک تپ اختر حلقه می زند. درخشش بنفش نشان دهنده اشعه گاما است. محور چرخش تپ اختر نشان داده نشده است ، و با محور میدان مغناطیسی مطابقت ندارد. (اعتبار تصویر: ناسا)

برداشت هنرمند در بالا ایده ای از چگونگی حلقه خطوط میدان مغناطیسی از تپ اختر در اطراف آن و اتصال به دو قطب را فراهم می کند. با این حال ، در واقعیت ، همانطور که تپ اختر می چرخد ​​، میدان مغناطیسی را با خود شلاق می زند و تصویری کاملاً درهم و برهمتر ایجاد می کند.

یک میدان مغناطیسی در حال چرخش یک میدان الکتریکی تولید می کند ، که به نوبه خود می تواند باعث حرکت ذرات باردار شود (ایجاد جریان الکتریکی). منطقه بالای سطح تپ اختر که تحت سلطه میدان مغناطیسی است ، مغناطیس کره نامیده می شود. در این منطقه ، ذرات باردار مانند الکترون ها و پروتون ها یا اتم های باردار توسط میدان الکتریکی بسیار قوی به سرعت بسیار بالایی می رسند. هر زمان ذرات باردار شتاب می گیرند (به این معنی که آنها سرعت خود را افزایش می دهند یا جهت را تغییر می دهند) ، آنها نور تابش می کنند. در زمین ، ابزاری به نام سنکروترون ذرات را با سرعت بسیار بالایی شتاب می دهند و از نوری که تابش می کنند برای مطالعات علمی استفاده می کنند. در مغناطیس کره تپ اختر ، این فرآیند اساسی ممکن است در محدوده نوری و اشعه X نور ایجاد کند.

اما در مورد پرتوهای گاما که توسط یک تپ اختر ساطع می شود چطور؟ هاردینگ گفت ، مشاهدات نشان می دهد که اشعه گاما از مکانی متفاوت در فضای اطراف تپ اختر نسبت به پرتوهای امواج رادیویی و در ارتفاع دیگری از سطح ساطع می شود. و بجای اینکه در یک پرتو باریک و مداد مانند ، اشعه گاما به شکل فن ساطع شود. اما درست مانند انتشار امواج رادیویی ، دانشمندان هنوز در مورد مکانیسم دقیق تولید اشعه گاما از یک تپ اختر بحث می کنند.

پیدا کردن تپ اخترها

دانشمندان با استفاده از تلسکوپ های رادیویی تپ اخترها را کشف کردند و امواج رادیویی همچنان وسیله اصلی شکار این اجسام است.

از آنجا که تپ اخترها در مقایسه با بسیاری دیگر از اجرام آسمانی کوچک و ضعیف هستند ، دانشمندان آنها را با استفاده از نظرسنجی های تمام آسمان پیدا می کنند: یک تلسکوپ کل آسمان را اسکن می کند و با گذشت زمان ، دانشمندان می توانند به دنبال اجسامی باشند که در داخل و خارج از منظره چشمک می زنند. رادیو تلسکوپ پارکز در استرالیا اکثر تپ اختر های شناخته شده را پیدا کرده است. تلسکوپ های رادیویی Arecibo در پورتوریکو ، تلسکوپ Green Bank در ویرجینیای غربی ، تلسکوپ Molonglo در استرالیا و تلسکوپ Jodrell Bank در انگلیس از دیگر تلسکوپ هایی هستند که سهم عمده ای در جستجوهای تپ اختری دارند.

به گفته اسکات رانسوم ، منجم کارکنان رصدخانه رادیو نجوم رادیویی (NRAO) در شارلوتسویل ، ویرجینیا ، هزاران تپ اختر جدید ممکن است توسط دو تلسکوپ پیمایشی رادیویی شناسایی شود که قرار است از ۵ سال آینده شروع به گرفتن اطلاعات کند. این تلسکوپ ها تلسکوپ کروی پنج صد متری دیافراگم چین (به اختصار FAST) است و آرایه کیلومتر مربع (SKA) که توسط یک کنسرسیوم از کشورها تأمین می شود. ساخت SKA قرار است در سال ۲۰۱۸ آغاز شود و محل آن در آفریقای جنوبی و استرالیا باشد. وب سایت این سازمان می گوید مشاهدات اولیه علوم می تواند از سال ۲۰۲۰ آغاز شود ، اما این آرایه تا سال ۲۰۳۰ به عملیات علمی کامل (هر دو تسهیلات) نمی رسد.

تلسکوپ فضایی پرتوی گاما فرمی ، که در ژوئن سال ۲۰۰۸ به فضا پرتاب شد ، ۲۰۵۰ تپ اختر ساطع کننده اشعه گاما از جمله ۹۳ تپ اختر میلی ثانیه ای اشعه گاما را کشف کرده است. فرمی مخصوصاً مفید بوده است زیرا کل آسمان را اسکن می کند ، در حالی که بیشتر نظرسنجی های رادیویی معمولاً فقط بخشهایی از آسمان را در امتداد صفحه کهکشان راه شیری اسکن می کنند.

تصویر: نقشه ای از آسمان که نشان دهنده تپ اخترهای اشعه گاما است که با ابزار LAT در تلسکوپ پرتوی گامای Fermi شناسایی شده است. در بالا تپ اخترهای اشعه گاما که با LAT شناسایی شده اند نشان داده شده است: CGRO PSR (بعلاوه) ، رادیو جوان (دایره) ، گاما جوان (مربع) و MSP (الماس). (اعتبار تصویر: Fermi-LAT / GSFC)

تشخیص طول موج های مختلف نور از یک تپ اختر ممکن است دشوار باشد. پرتوی امواج رادیویی یک تپ اختر ممکن است بسیار قدرتمند باشد ، اما اگر در سطح زمین جارو نشود (و به میدان دید تلسکوپ وارد نشود) ، ستاره شناسان ممکن است آن را نبینند. تابش اشعه گاما از یک تپ اختر ممکن است در ناحیه وسیع تری از آسمان جریان داشته باشد ، اما همچنین ممکن است کم نورتر باشد و تشخیص آن دشوارتر باشد.

از ۲۲ مارس ۲۰۱۶ ، دانشمندان حدود ۲۳۰۰ تپ اختر را می شناسند که فقط امواج رادیویی برای آنها تشخیص داده شده است و حدود ۱۶۰تپ اختر است که اشعه گاما را تابش می دهند. رانسوم گفت: دانشمندان اکنون ۲۴۰ تپ اختر را می شناسند که ۶۰ تایی از آنها پرتوهای گاما را تابش می کنند. این اعداد با کشف تپ اختر های جدید به طور مکرر تغییر می کنند.

درباره‌ی journaladmin

علی نوری / دانشجوی مقطع کارشناسی دانشگاه آیت الله بروجردی

حتما ببینید

علامت شیمیایی آهن، دمای ابرغول های قرمز را پیش بینی می کند

تصویر: ابرغول قرمز به عنوان یک ستاره ستاره ای قرمز بین دو ابر نارنجی ظاهر …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.