نیروگاهی در دل خرچنگ

* تلسکوپ های MAGIC بالاترین انرژی که تاکنون دریافت شده را از تپ اختر سحابی خرچنگ دریافت کرده اند.
این چالشی شدید برای نظریه های کنونی به وجود می آورد.

تپ اختری که در مرکز سحابی پرآوازه ی خرچنگ قرار دارد یک بسته ی واقعی انرژیست. این موضوع اکنون توسط دو تلسکوپ MAGIC (یا Major Atmospheric Gamma-Ray Imaging Cherenkov) در جزایر قناری لاپالما نیز مورد تایید قرار گرفته. این تلسکوپ ها تپ اختر گفته شده را در محدوده ی پرتوهای بسیار پرانرژی گاما از 25 تا 400 گیگا الکترون ولت رصد کردند -- محدوده ای که پیش از این دسترسی به آن با دستگاه های انرژی بالا دشوار بود -- و مشخص شد که این تپ اختر عملن تپ هایی با بیشینه ی انرژی تا 400GeV - پنجاه تا صد برابرِ چیزی که به باور نظریه پردازان امکان دارد - را از خود می گسیلد.

توضیح این تازه ترین مشاهدات برای اخترفیزیکدانان دشوار است. رازمیک میرزویان، رییس پروژه در بنیاد فیزیک ماکس پلانک می گوید: «فرآیندهایی باید پشت این ماجرا باشد که تاکنون ناشناخته مانده اند.»
تصویر ردیف بالا سحابی خرچنگ را در محدوده ی نور مریی (چپ) و پرتو ایکس (میانی) نشان می دهد، به همراه نمایش گرافیکی میدان مغناطیسی تپ‌اختر (راست). منحنی پایینی هم تابش منظم پرتو گاما را در یک بازه ی 0.0337 ثانیه ای، یا دو تپ در چرحش نشان می دهد. دو پریود به منظور وضوح بهتر نمایانده شده.
ستاره ی نوترونی واقع در سحابی خرچنگ یکی از شناخته شده ترین تپ اخترهاست. این تپ اختر در هر ثانیه 30 بار گرد محور خود می چرخد و میدان مغناطیسی برابر با 100 میلیون تسلا دارد، بیش از یک تریلیون بار پرقدرت تر از میدان مغناطیسی زمین. این ستاره به سحابی پیرامون خود - سحابی خرچنگ به فاصله ی حدود 6000 سال نوری زمین و در صورت فلکی گاو نر (ثور) - نیرو می دهد. هم این تپ اختر و هم سحابی خرچنگ بازماندگان ابرنواختری هستند که در ژوییه ی 1054 میلادی منفجر شد و تا 23 روز حتی در روشنایی روز هم با چشم غیرمسلح دیده می شد.
ستارگان نوترونی گویهایی فوق العاده چگال، ساخته شده از ماده ی هسته ایند. جرم آن ها هم اندازه ی جرم خورشید است، ولی قطرشان تنها 20 کیلومتر می باشد. با این حال چه چیزی یک ستاره ی نوترونی را تبدیل به تپ اختر - که اخترفیزیکدانان تاکنون چیزی حدود 2000 تای آن ها را در کهکشان راه شیری یافته اند - می کند؟

ستارگان نوترونی دوره ی گردش یا "روز" بی نهایت منظم و بسیار کوتاهی دارند؛ از یک هزارم ثانیه تا 10 ثانیه. این ستارگان به هنگام چرخش، به گونه ای ثابت و پیوسته از خود ذرات باردار، عمدتن الکترون و پوزیترون (الکترون با بار مثبت) و پرتوهای الکترومغناطیسی می گسیلند.

این ذرات باردار در راستای خطوط میدان مغناطیسی که با همان سرعت خود ستاره ی نوترونی می چرخد حرکت می کنند که باعث گسیل باریکه های پرتو، تقریبن در سرتاسر طیف الکترومغناطیسی، از طول موج رادیویی گرفته تا پرتوهای گاما می شود. اگر یکی از این باریکه ها (به هنگام چرخش) خط دید ما را قطع کند، درخششی آنی از ستاره ی نوترونی خواهیم دید، درست مانند نور لحظه ای یک چراغ دریایی چرخان.

چند سال پیش، تلسکوپ های MAGIC پرتوهای گامایی با انرژی بیش از 25 گیگا الکترون ولت از تپ اختر خرچنگ دریافت کردند. این بسیار نامنتظره بود زیرا داده های ماهواره ی EGRET نشان داده بود که طیف این ستاره در انرژی های بسیار پایین‌تری پایان می یابد. با این حال، در محدوده ی انرژی های بسیار بالا، MAGIC نشان داد که حساسیتش نسبت به تلسکوپ‌های فضایی تا چند درجه بیشتر است.

در آن زمان دانشمندان به این نتیجه رسیدند که تابش می بایست در جایی دستکم 60 کیلومتر بالاتر از سطح ستاره ی نوترونی تولید شده باشد. دلیلشان هم این بود که پرتوهای پرانرژی گاما با چنان شدتی توسط میدان مغناطیسی ستاره نگاه داشته می شدند که اگر چشمه ی پرتو بسیار نزدیک سطح ستاره باشد قابل آشکارسازی نخواهد بود. در نتیجه آن سنجش ها به یکی از نظریه های مهم درباره ی گسیل پرتوهای پرانرژی گاما توسط سحابی خرچنگ انجامید.

اینک داده های اندازه گیری شده طی دو سال گذشته توسط MAGIC نشان می دهد که تپ های گسیلیده از سحابی خرچنگ به مراتب فراتر از همه ی چشمداشت ها بوده و به 400 گیگا الکترون ولت در تپ هایی بی نهایت کوتاه با پریود حدود یک هزارم ثانیه می رسد.

سنجش های تازه ی MAGIC، به همراه سنجش های ماهواره ی مدارگرد فرمی در انرژی های بسیار پایین تر، به ارایه ی یک طیف پیوسته و بی وقفه ی تپ ها، از 1GeV تا 400GeV انجامید. این نتایج روشن رصدی دردسرهای عمده ای برای بیشتر نظریه های موجود درباره ی تپ اخترها پدید آورده؛ نظریه هایی که محدوده ی بسیار پایین تر برای بیشترین میزان انرژی گسیلشی پیش بینی می کنند.

یک مدل نظری تازه که توسط کویچی هیروتانی از آکادمی سینیکا، بنیاد اخترشناسی و اخترفیزیک تایوان، و همراه گروه MAGIC ایجاد شده، این پدیده را با فرآیندی آبشارگون توضیح می دهد که طی آن، ذرات ثانویه ای تولید می شوند که توانایی شکستن سد مغناطکره ی تپ اختر را دارند. یک توضیح ممکن دیگر که توسط فلیکس آهارونیان از بنیاد پژوهش های پیشرفته ی دوبلین و پژوهشگران دیگر ارایه شده، این تابش های معمایی را به فیزیک یک پدیده ی اسرارآمیز همانند آن، یعنی باد تپ اختر ربط می دهد. باد تپ اختر جریانی از الکترون ها، پوزیترون ها، و پرتوهای الکترومغناطیسی است که در درون سحابی خرچنگ تولید می شود.

با این حال، حتی اگر مدل های بالا بتوانند توضیحی برای انرژی فوق العاده بالا و کوتاهی تپ ها ارایه کنند، برای آن که به خوبی با مشاهدات همخوان شوند نیاز به پالایش ها و اصطلاحات بیشتری خواهند داشت. اخترفیزیکدانان امیدوارند که مشاهدات آینده دقت آماری داده ها را بالاتر برده و به گشودن این راز کمک کند. این می تواند به شناخت تازه تری از تپ اخترها و نیز خود سحابی خرچنگ، به عنوان یکی از مورد بررسی ترین اجرام کهکشان راه شیری بیانجامد.


واژه نامه:
pulsar - Crab Nebula - energy - MAGIC - Major Atmospheric Gamma-Ray Imaging Cherenkov - astrophysicist - Razmik Mirzoyan - Max Planck Institute of Physics - neutron star - magnetic field - Earth - constellation of Taurus - supernova - sun - Milky Way galaxy - electron - positron - electromagnetic radiation - electromagnetic spectrum - wavelengths - gamma ray - lighthouse - EGRET satellite - Fermi satellite - Kouichi Hirotani - Academia Sinica - magnetosphere - Felix Aharonian - pulsar wind - optical telescope - X-ray telescope

منبع: ScienceDaily

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه