پیش بینی دانشمندان از آتش بازی دو ستاره در سال ۲۰۱۸

* اخترشناسان خود را برای تماشای یک آتش بازی پرهیجان کیهانی در اوایل سال ۲۰۱۸ آماده می کنند، زمانی که پسمانده ی یک ستاره که به اندازه ی یک شهر است، با یکی از درخشان ترین ستارگان کهکشان راه شیری رویارو می شود.

این نمایش نور کیهانی هنگامی رخ خواهد داد که یک تپ اخترِ یافته شده توسط تلسکوپ فضایی پرتو گامای فرمی ناسا به ستاره ی همدمش می رسد. دانشمندان از هم اکنون برای تماشای این رویداد در همه ی طول موج ها، از رادیویی گرفته تا پرانرژی ترین پرتوهای شناسایی‌پذیر گاما، برنامه ریزی ویژه ای کرده اند.

این تپ اختر با نام J2032+4127 (یا به کوتاهی: J2032) هسته ی رُمبیده ی یک ستاره ی بزرگ است که در یک انفجار ابرنواختری نابود شده و اکنون تنها این هسته از آن به جا مانده. این جرم یک گوی مغناطیده به قطر ۱۲ مایل -تنها به اندازه ی واشنگتن- است که حدود دو برابر خورشید جرم دارد و ثانیه ای هفت بار به گرد محورش می چرخد. 

چرخش سریع J2032 و میدان مغناطیسی نیرومند آن باعث شده اند باریکه ی پرتویی که از قطب های مغناطیسی‌اش گسیلیده می شود، رفتاری همانند یک فانوس دریایی بیابد به گونه ای که در هر دور چرخش، با گذشتن این باریکه از روی زمین، دستگاه های زمینی آن را می بینند و دریافت می کنند. اخترشناسان بیشتر تپ اخترها را از راه پرتوهای رادیویی می یابند، ولی "تلسکوپ منطقه گسترده" ی فرمی (LAT) آن ها را از روی تپ های پرتو گاما شناسایی می کند که پرانرژی ترین گونه ی نور است.

J2032 در سال ۲۰۰۹ در یک جستجوی به اصطلاح کور که در داده های LAT انجام گرفته بود یافته شد. اخترشناسان با بهره از این ترفند می توانند تپ اخترهایی را بیابند که باریکه های رادیوییشان شاید دقیقا رو به ما نباشد و بنابراین آشکارسازیشان هم بسیار سخت تر است.

دیوید تامسون، یک دانشمند معاون پروژه ی فرمی در مرکز پروازهای فضایی گودارد ناسا در گین بلت مریلند می گوید: «تنها دو دوجین تپ اختر با این روش در داده های نخستین سال LAT یافته شد. تقریبا هیچ یک از آن ها را نمی شد بدون فرمی پیدا کرد.»

اخترشناسان رادیویی زمانی که فهمیدند دقیقا کجا را نگاه کنند، توانستند J2032 را هم بیابند. یک گروه در مرکز اخترفیزیک جودرل بنک در دانشگاه منچستر بریتانیا این جرم را از سال ۲۰۱۰ تا ۲۰۱۴ به دقت زیر نظر گرفتند و به چیزی شگرف پی بردند.

اندرو لین، استاد فیزیک در دانشگاه منچستر می گوید: «ما تغییرات شگفت انگیزی در چرخش و همچنین نرخ کند شدن چرخش آن دیدیم، رفتاری که تاکنون در هیچ تپ اختر تنهای دیگری ندیده بودیم. سرانجام، ما دریافتیم که دلیل این ویژگی های شگفت انگیز [اینست که تپ اخترJ2032 تنها نیست بلکه] دارد به گرد یک ستاره ی دیگر می چرخد، که باعث شده این سامانه بلند-دوره ترین سامانه ی دوتایی که شامل یک تپ اختر رادیویی است شود.»

ستاره ی بزرگی که درگیری گرانشی با این تپ اختر دارد به نام MT91 213 شناخته شده. این همدم یک ستاره ی Be (از رده ی گسیلشی B) است که جرم آن ۱۵ برابر و درخشش آن نیز ۱۰ هزار برابر خورشید است. ستارگان Be جریان های نیرومندی که به نام بادهای ستاره ای شناخته می شود به بیرون می دمند، و در قرص های بزرگی از گاز و غبار جای گرفته اند.

پل ری، یک اخترفیزیکدان در آزمایشگاه پژوهشی نیروی دریایی آمریکا در واشنگتن می گوید: «هنگامی که ما در سال ۲۰۰۹ این تپ اختر را یافتیم، متوجه شدیم که در همان راستای این ستاره ی بزرگ در صورت فلکی ماکیان است، ولی در سنجش های آغازینمان هیچ نشانه ای از این که هر دوی آن ها عضو یک سامانه ی دوتایی باشند ندیدیم. تنها راه برای رسیدن به این نتیجه آن بود که این سامانه ی دوتایی دوره ی تناوی مداری بسیار بلندی داشته باشد، بسیار بلندتر از بلندترین دوتایی "تپ اختر-ستاره ی پرجرم" دیگری که تا آن زمان شناخته شده بود، و این هم بعید به نظر می رسید.»

تپ اختر J2032 یک مدار کشیده ی ۲۵ ساله دارد که در هر دور آن یک بار به نزدیک ترین فاصله ی همدمش می رسد. این تپ اختر با دور زدن همدمش در اوایل سال ۲۰۱۸، به درون قرص گاز و غبار پیرامون آن فرو خواهد رفت و آتش بازی هایی اخترفیزیکی به راه خواهد انداخت. با این کار، او مانند یک فضاپیمای کاوشگر به اخترشناسان کمک خواهد کرد تا گرانش، میدان مغناطیسی، بادهای ستاره ای و ویژگی های قرص ستاره ی بزرگ تر را بسنجند و اندازه بگیرند.

به زودی بر پرده ی سینماهای ناسا: "نزدیک ترین"! فیلمی با شرکت تپ اختر J2032 و ستاره ی MT91 213.

اخترشناسان چشم انتظار انفجارهایی پرانرژی هستند که در اوایل سال ۲۰۱۸، به هنگامی که تپ اختر J2032 همدم سنگینش را از نزدیک ترین فاصله ی آن دور می زند رخ خواهد داد. J2032 پس از رسیدن به نزدیک ترین فاصله ی همدمش و دور زدن آن، در قرص گاز و غباری که این ستاره را در بر گرفته فرو خواهد رفت و آتش بازی هایی کیهانی به پا خواهد کرد. دانشمندان از هم اکنون در حال برنامه ریزی یک کمپین جهانی برای تماشای این رویداد در سرتاسر طیف الکترومغناطیسی هستند، از امواج رادیویی تا پرتو گاما. برای دریافت این ویدیو به این پیوند مرکز گودارد ناسا بروید.

این سامانه به دلیل چند ویژگی یک سامانه ی استثنایی است. از میان شش سامانه ی دیگر از این گونه که سوخت مرکزی ستاره ی پرجرمشان هیدروژن است، سامانه ی J2032 بیشتری جرم ترکیبی و بلندترین دوره ی تناوب مداری را دارد، و نیز با داشتن فاصله ی تقریبی ۵۰۰۰ سال نوری از زمین، نزدیک ترینِ این سامانه ها به زمین است.

بن استپرز، استاد اخترفیزیک دانشگاه منچستر می می گوید: «این پیش-آگهی از آتش بازی های پرانرژی که در نزدیک ترین زمان سه سال آینده رخ خواهد داد به ما اجازه می دهد تا برای بررسی این سامانه در سرتاسر طیف الکترومغناطیسی و با بزرگ ترین تلسکوپ ها آماده شویم.»

به پنداشت اخترشناسان، انفجار ابرنواختر تنها باعث پیدایش این تپ اختر نشد، بلکه آن را به درون مدار کنونی‌اش که مداری کشیده و برون-مرکز است نیز پرتاب کرد، به گونه ای که نزدیک بود این سامانه ی دوتایی را از هم بپاشد. جزییات این پژوهش که به رهبری لین، و با همراهی ری و استپرز انجام شده در شماره ی ۱۶ ژوئنِ ماهنامه ی انجمن سلطنتی اخترشناسی انتشار یافته است.

واژه نامه:

fireworks - stellar remnant - galaxy - pulsar - NASA - Fermi Gamma-ray Space Telescope - companion - star - radio - wavelength - gamma ray - J2032+4127 - J2032 - supernova - sun - magnetic field - lighthouse - Large Area Telescope - LAT - David Thompson - Goddard Space Flight Center - Jodrell Bank Centre for Astrophysics - University of Manchester - Andrew Lyne - binary system - radio pulsar - MT91 213 - Be star - stellar wind - constellation Cygnus - Paul Ray - Naval Research Laboratory - orbital period - hydrogen - Earth - electromagnetic spectrum - Ben Stappers - eccentric orbit - Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

منبع: nasa

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان