آشنایی با ستاره نوترونی و ویژگی های آن

به طور کلی ستاره کشف شده که امروزه با نام ستاره نوترونی شناخته شده است در واقع بقایای فشرده شده از یک ستاره فوق العاده بزرگی است که در منطقه ابر نواختر منفجر شده است و به همین خاطر می توان نوترونی را یک هسته فروپاشی شده از یک ستاره بزرگ دانست که پس از فروپاشی جرم آن در مجموع بین ۱۰ تا ۲۹ خورشیدی بوده است.

آشنایی با ستاره نوترونی

بهتر است بدانید به دسته ای از ستاره ها با چگالی بسیار بالا و میدان گرانشی بسیار قوی ستاره نوترونی گفته می شود که در واقع کلمه نوترون بیان کننده جنس این ستاره می باشد. برای درک بهتر چگالی این ستاره تصور کنید که جرمی به اندازه دو برابر خورشید در کره ای به قطر تهران قرار داشته باشد. البته از آنجایی که قطر خورشید در حدود ۱۰۹ برابر قطر زمین است بسیاری از محاسبات نشان می دهند که چگالی یک ستاره نوترونی حدود ۱۰ به توان ۱۴ برابر چگالی آب خواهد بود. در واقع این ستاره حداقل جرمی معادل با ۱.۴ جرم خورشید را در کره ای که شعاع آن حدود ۱۰ تا ۱۵ کیلومتر است نگه می دارد و در این حالت فشار الکترونی دیگر قادر نخواهد بود مانع انقباض نهایی هسته ستاره گردد. توجه داشته باشید چنین ستاره ای آنچنان فشرده می شود که قطرش به حدود ۳۲ کیلومتر و چگالی اش به رقم گیج کننده ۲۰۰ میلیون تریلیون گرم بر سانتی متر مکعب خواهد رسید. در سال ۱۹۶۷ فردی به نام جوسلین بل هنگام مطالعه بر روی چشمه های نشر امواج رادیویی پی به رویدادی برد که آن را تکه ای بی ارزش نمایید یعنی یک تکه موج رادیویی تکراری که به نظر می رسد به همان نقطه در آسمان که بازگردیم تکرار می شوند. از آنجایی که می دانید زمین با دوره تناوب ۲۳ ساعت و ۵۶ دقیقه نسبت به ستارگان می چرخد به همین خاطر هر چشمه گسیل موج که در بیرون از منظومه شمسی باشد بایستی در این مدت مجددا آشکار شود البته با این فرض که یک رادیو تلسکوپ در مکان ثابتی نسبت به زمین قرار گرفه باشد. تصور کنید اتومبیلی که به سمت این آنتی حرکت می کند می تواند یک اختلال رادیویی مشابه ایجاد کند زیرا شمع های اتومبیل هنگام جرقه زدن نوفه رادیویی ایجاد خواهند کرد و در نتیجه یک پژوهشگر بایستی اطمینان حاصل کند که تمام چشمه های رادیویی انسان را به صورت کامل حذف گرده است.

به طور کلی در عصر جدید ایده جود موجودات هوشمند در همه جای کیهان ایده ای متداول است زیرا این تصور که در اندیشه افرادی در کشف بل با او سهیم بودن خطور کرد و به همین خاطر آن ها نام این چشمه ها را مردان سبز کوچک نامیدند. سپس نتیجه گرفتند که برخی پدیده های طبیعی می توانند منشاء این چشمه های تپنده رادیویی باشند که به آن ها تپنده ها را داده اند. توجه داشته باشید که نخستین تپنده با نام Cp 1919 شناخته شد و این یعنی دوره تناوب آن ۱۹ ساعت و ۱۹ دقیقه است. تاکنون ستاره شناسان چندین صد تپنده را تنها در کهکشان راه شیری شناسایی کرده اند و با وجود اینکه جستجو برای یافتن یک همتای مرئی مربوط به این تپ اختران آغاز گردید اما در کوتاه مدت هیچ کس چیزی پیدا نکرد. جالب است بدانید که بیش ترین نظریه های این چشمه ها را یک ستاره تپنده یا یک دستگاه چرخان پیشنهاد کرد و البته مدل های نظری به گونه ای طراحی شده اند که دوره برگشت سریع علامت را به به حساب می آورند و با وجود اینکه بیشتر این مدل ستاره ها یا دستگاه های خیلی کوچک و چگال بودند اما هیچ کدام از آن نظریه حساب کشف تپ اختر بعدی را نکرده بودند.

سرانجام در سال ۱۹۶۹ دینسی و تیلور در رصدخانه ی استوارد دانشگاه آریزونا یک ستاره مرئی روشن را در منطقه سحابی خرچنگ کشف نمود که یک تپ اختر شناخته می شد. در واقع این تپ با نام Np 0532 دوره تناوبی در حدود ۰.۰۳۳۳ ثانیه داشت که یکی از کوتاه ترین دوره تناوب های شناخته شده، محسوب می شد و به همین خاطر درخشش نور مرئی اش آنچنان سریع بود که بتوان با چشم آشکار مشاهده کرد و وسیله ویژه ای برای ثبت پیام های رادیوی خیلی سریع آن تپ اختر ابداع گردید. پس از گذشت مدتی در رصدخانه لایک دانشگاه کالیفرنیا یک روند چرخشی مخصوص طراحی شد که به ستاره شناسان اجازه می داد از این تپ اختر عکسبرداری نمایند و نشان دهند که این شی در نیمی از زمان روشن و نیمه دیگری کاملا خاموش است و جالب است بدانید این اختر یک شی با قدر ۱۸ است که درخشش هایش معادل قدر ۱۵ خواهد بود و تاکنون هیچکدام از مدل های موجود ستاره های تپنده نتوانسته اند تپش سریع این نوع ستاره را به صورت کامل توصیح دهند.

همانطور که می دانید تقریبا هر ستاره ای به صورت آهسته می چرخد برای مثال خورشید در یک دوره کمتر از یک ماه یکبار به دور محور خویش می چرخد و زمانی که یک ستاره در پایان عمر منقبض شده و به صورت یک ستاره نوترونی در آید به تدریج دوره چرخش آن کوتاه تر شده و خیلی سریع تر منقبض شده و تند و تندتر خواهد چرخید. به همین خاطر ستاره ای که در خلال مرحله رشته اصلی خود به آرامی می چرخید می توان انتظار داشت که در مرحله انقباضش بسیار تندتر بچرخد و در نتیجه مدار امروزی تپ اختر یک ستاره نوترونی با چرخش بسیار سریع است. جالب است بدانید که تب اختر Np 0532 در هر ثانیه حدود ۳۰ مرتبه چرخش دارد و دوره تناوب تپ های تابشی اش با دوره تناوب چرخشش برابر خواهد بود. در واقع این مدل تپ اخترها بر اساس طبیعت تابش آن ها مشخص می شوند یعنی تابشی که به شدت قطبی و دارای طیف پیوسته است. توجه داشته باشید که منشا این نوع تابش به هیچ وجه قادر تخواهد بود فرآیند های گرما هسته ای یک ستاره عادی باشد و تنها یک مشخصه فرآیندی از یک ستاره سرد است که انرژی باقی مانده اش به صورت انرژی چرخشی و میدان مغناطیسی قوی اش درآمده است.

معمولا تمامی ستارگانی که دارای یک میدان مغناطیسی هستند زمانی که چگالیده می شوند میدان های مغناطیسی شان نسبت چگالیده شدن آنقدر قوی می شود که یک میلیارد بار قوی تر از میدان هایی هستند که در سطح زمین به وجود می آیند. در واقع وقتی که الکترون های سریع وارد یک میدان مغناطیسی می شوند بیشتر تمایل دارند به دور خطوط میدان بچرخند تا این که این خطوط را قطع کنند. توجه داشته باشید که این حرکت گردشی در الکترون ها شتاب ایجاد می کند و از آنجایی که کوچک ترین ذره بارداری که شتاب می گیرد تابش الکترومغناطیسی خود را به خوبی انجام خواهد داد.

معمولا این نوع تابش را با نام تابش سینکروترونی می شناسند زیرا این امر اولین مرتبه در یک شتاب دهنده ذرات به نام سینکروترون مشاهده است. به نظر می آید پیام های رادیویی از تپ اختر سحابی خرچنگ از چنین فرآیندی ناشی شده است و به همین خاطر امروزه بسیاریاز اخترشناسان تقریبا بر این عقیده هستند که تپ اختران در واقع ستاره های نوترونی هستند که به دلیل میدان گرانش قوی اطراف این ستاره های نوترونی ممکن است این ستاره مادر را از ستاره همدم بزرگ تر خود جذب نماید. در واقع چنین ماده ای در فرآیند گرم شدن و برانگیخته شدن پرتوایکسی تولید می کند که قابل مشاهده نیست و تنها میدان مغناطیسی سنتاره نوترونی را در حال دوران انرژی را به شکل تپ های متمرکز خواهد کرد.