تپ اختر چیست؟

تپ اخترها، گونه ای از ستارگان نوترونی اند که میراث مرده ستارگان پرجرم محسوب می شوند. چیزی که تپ اخترها را از ستارگان نوترونی معمولی متمایز می سازد، سرعت چرخش فوق العاده زیاد و میدان مغناطیسی عظیم آنهاست.

به گزارش بیگ بنگ، ستاره شناسان، تپ اخترها را با ضربان های رادیویی ای که در فواصل زمانی یکسان از آنها تابش می شود تشخیص می دهند. تشکیل یک تپ اختر، با تشکیل یک ستاره نوترونی بسیار مشابه است. وقتی که یک ستاره با جرم ۴ تا ۸ برابر جرم خورشید ما، در جریان یک انفجار ابرنواختری می میرد، لایه های فوقانی خود را به فضا می فرستد و هسته داخلی ستاره زیر فشار گرانشی خود فرو می ریزد. نیروی گرانش آنچنان قوی است که بر نیروی نگه دارنده اتم های سازنده هسته ستاره غلبه کرده و با فشرده شدن بیش از حد اتم و در نتیجه برخورد الکترون ها و پروتون های آن به یکدیگر، نوترون تشکیل می شود. نیروی گرانش بر سطح یک ستاره نوترونی، در حدود ۱۱^۱۰×۲ برابر نیروی گرانش بر سطح زمین است.

تپ اخترها، در واقع ستاره های نوترونی چرخان هستند. آنها انرژی را از قطب های مغناطیسی اشان به بیرون ساتع می کنند؛ اما به دلیل این که محور چرخشی و محور مغناطیسی آنها بر هم منطبق نیست و نیز به دلیل چرخش فوق العاده سریع آنها، ما این تابش مغناطیسی را بصورت ضربان هایی با فواصل زمانی یکسان می بینیم؛ چیزی مثل یک فانوس دریایی. البته شرط سوم برای مشاهده یک پالسار این است که زمین در راستای یکی از قطب های آن قرار بگیرد تا تابش ها را دریافت کند.

تاریخچه کشف تپ اختر

نخستین تپ اختر در سال ۱۹۶۷، به وسیله گروهی از اخترشناسان دانشگاه کمبریج و توسط جوسلین بل، کشف شد. این کشف برای دانشمندان روشن ساخت هنگام رمبش یک ستاره ی پرجرم ، چه بر سر ستاره می آید. اخترشناسان کمبریج ، در حال به کار انداختن یک تلسکوپ رادیویی بسیار مهم در انگلستان بودند. آنها آخرین آزماشها را  بر روی دستگاه انجام می دادند که شامل نقشه برداری از تمام منابع پارازیت های محلی بود که امکان داشت با تداخل در سیگنالهای کیهانی، سبب اشتباه در اندازه گیری ها شوند. گیرنده های رادیویی آنها  چنان حساس بود که می توانست گستره متنوعی از تداخل های محلی را آشکار کند، از خطوط انتقال نیرو گرفته تا اتومبیل های در حال رفت و آمد در جاده های نزدیک و همچنین منابع دیگر. در پایان آزمایشها، آنها منبعی یافتند که نتوانستند هویت آن را تعیین کنند، این منبع تپ هایی گسیل می کرد که در اندکی پیش از یک ثانیه تکرار می شدند، در حالی خود تنها دوام بسیار کوتاهی داشتند.

تعیین هویت

جاسلین بل از دانشگاه کمبریج، این منبع را آنقدر مطالعه کرد که دریافت منبع به طور منظم در هر ۲۳ ساعت و ۵۶ دقیقه تکرار می شود. این امر، برای اخترشناسان به این معنی بود که منبع می باید یک منبع کیهانی باشد، چرا که تکرار آن دقیقا منطبق با دوره چرخش زمین نسبت به ستارگان دوردست بود. تا آن زمان، هیچ منبع رادیویی در فضا کشف نشده بود که بدین گونه تپش داشته باشد. مطالعات مکرر نشان می داد که تپ های تابش در حدود سی هزارم ثانیه طول می کشند و دوره تناوب میان تپ ها فوق العاده منظم و دقیقا ۲۷۵ ،۳۷۲ ،۱٫۳ ثانیه است.

تپ اختر خرچنگ

تقریبا به مدت دو سال، تپ اخترها را تنها با اخترشناسی رادیویی می شد مطالعه کرد، زیرا به رغم تلاشهایی که در این مدت برای آشکارسازی اپتیکی این اجرام صورت گرفته بود، نتیجه مثبتی از این طریق به دست نیامده بود . در سال ۱۹۶۸ اخترشناسان رصدخانه ملی اخترشناسی رادیویی در ویرجینیای غربی، تپ اختری کشف کردند که به نظر می رسید در راستای سحابی خرچنگ است. سه ماه بعد، سه اخترشناس در رصدخانه استوارد دانشگاه آریزونا به طور اپتیکی کشف کردند که یکی از ستارگان نزدیک به مرکز سحابی خرچنگ را می توان با این تپ اختر یکی دانست، زیرا این ستاره نیز با همان دوره و به همان طریق تپهای رادیویی، به طور اپتیکی می تپیدند. آنها با به کار گرفتن روش استروبوسکوپی نشان دادند که ستاره ی اپتیکی پدیدار و ناپدید می شود و با دوره تناوب ۰٫۰۳ ثانیه چشمک می زند. اهمیت کشف تپ اختر در سحابی خرچنگ از آن روست که خود سحابی به منزله بازمانده یک ابرنواختر شناخته شده است و از این رو تپ اختر را می توان به عنوان بازماده ستاره ای دانست که سبب انفجار ابرنواختری شده است.

اکنو ، اعتقاد دانشمندان بر این است که احتمالا همه تپ اخترها، مغز رمبیده ستاره هایی هستند که به صورت ابرنواختر منفجر شده اند. تپ اختر سحابی خرچنگ یکی از جوانترین تپ اخترهاست، واقعیتی که نه تنها از روی سن خود سحابی استنباط می شود، بلکه آهنگ افزایش دوره تناوب تپ اختر نیز گواه آن است . اندازه گیریها نشان می دهند که آهنگ کند شدن تقریبا ۳۶ میلیونیم ثانیه در هر روز است، اما گاه تغییرات ناگهانی در آن دیده می شود. این تغییرات ناگهانی به منزله رویدادهایی شبیه به زلزله در ستاره تعبیر می شوند.

نویسنده: پوریا خوش نمک/ سایت علمی بیگ بنگ/انجمن فیزیک هوپا