نخستین تپ اختر پرتو گاما که بیرون از کهکشان راه شیری یافته شد

* پژوهشگران با بهره از تلسکوپ فضایی پرتو-گامای فرمی ناسا نخستین تپ اختر پرتو-گاما را در کهکشانی به جز راه شیری یافته اند. این جرم رکورد تازه ای برای درخشان ترین تپ اختر پرتو-گامایی که تاکنون شناخته شده به جا گذاشته است.

این تپ اختر در کناره های سحابی رتیل در ابر بزرگ ماژلان یافته شد. ابر بزرگ ماژلان یک کهکشان کوچک با فاصله ی ۱۶۳ هزار سال نوری از ماست که به گرد کهکشان راه شیری می چرخد. سحابی رتیل بزرگ ترین، فعال ترین و پیچیده ترین منطقه ی ستاره زایی در محله ی کهکشانی ماست. این تپ اختر در اوایل ماموریت تلسکوپ فرمی به عنوان یک چشمه ی درخشان پرتو گاما -پرانرژی ترین گونه ی نور- شناسایی شده بود. اخترشناسان در آغاز آن را به برخوردهای ذرات زیراتمی نسبت دادند که در اثر امواج ضربه ی ناشی از یک انفجار ابرنواختری شتاب گرفته بودند.

تلسکوپ فضایی پرتو-گامای فرمی نخستین تپ اختر پرتوگامای فراکهکشانی به نام PSR J0540-6919 را نزدیک سحابی رتیل (بالای مرکر تصویر) یافته. این سحابی یک منطقه ی ستاره زا در ابر بزرگ ماژلان، ماهواره ی کهکشان راه شیری یافته است. تلسکوپ فرمی یک تپ اختر دیگر (سمت راست) را هم یافته، ولی تپ های آن را ندیده. PSR J0540-6919 اکنون رکورد درخشان ترین تپ اختر پرتو گاما را در دست دارد.
فاصله ی زاویه ای میان این دو تپ اختر هم ارز حدود نصف پهنای زاویه ای قرص کامل ماه است. پس زمینه ی این تصویر سحابی رتیل و فضای پیرامونش را در طیف نور دیدنی (مریی) نشان می دهد. تصویر بزرگ تر

رهبر این پژوهش ، پی‌یریک مارتین که یک اخترفیزیکدان از مرکز ملی پژوهش های علمی فرانسه (CNRS) و بنیاد پژوهش در اخترفیزیک و یک سیاره شناس در تولوز فرانسه است می گوید: «اکنون روشن است که تقریبا نیمی از درخشش پرتو گامایی که در آغاز فکر می کردیم از این سحابی می تابد، زیر سر یک تپ اختر به نام PSR J0540-6919 است. این یک شگفتی ناب بود.»

هنگامی که یک ستاره ی پرجرم دچار انفجار ابرنواختری می شود، هسته ی ستاره می تواند از انفجار جان به در برده و به شکل یک ستاره ی نوترونی به جا بماند: جرمی به اندازه ی نیم میلیون زمین که در یک گوی مغناطیسی به بزرگی واشنگتن فشرده شده. یک ستاره ی نوترونی جوان و بی همدم در هر ثانیه ده ها بار به گرد خود می چرخد و میدان مغناطیسیِ سریع چرخانش باریکه هایی از امواج رادیویی، پرتو ی X و پرتوی گاما می گسیلد که از قطب های مغناطیسی‌اش می تابند. از آن جایی که قطب های مغناطیسی ستاره همراستا با محور چرخش آن نیستند، این باریکه ها مسیری دورانی را در فضا می پیمایند. اگر مسیر باریکه ها به گونه ای باشد که راستایشان از روی زمین بگذرد، چرخش آن از روی زمین مانند تپ های منظمی دیده می شود [مانند یک فانوس دریایی-م] و اخترشناسان آن را یک تپ اختر می نامند.

تا جایی که دانشمندان می دانند، سحابی رتیل میزبان دو تپ اختر است: PSR J0540-6919 (یا تنها J0540) و PSR J0537−6910 (یا J0537)، که به ترتیب با کمک کاوشگر انیشتین و کاوشگر مدارگرد زمان سنج پرتو ایکس "روزی" (RXTE) ناسا یافته شده اند. J0540 تنها کمتر از ۲۰ بار در ثانیه به گرد محورش می چرخد ولی J0537 حدود ۶۲ بار در ثانیه می چرخد که سریع ترین دوره ی چرخش شناخته شده برای یک تپ اختر جوان است.

با این حال، بیش از شش سال رصد برای تلسکوپ منطقه گسترده ی فرمی (LAT)، و یک بازبینی کامل از همه ی داده های LAT در فرآیندی که Pass 8 نام گرفت صرف شد تا تپ های پرتو گاما از J0540 شناسایی شود. داده های فرمی حد بالایی تپ های پرتو گاما برای J0537 را هم تعیین کرد ولی هنوز آشکارشان نکرده.

مارتین و همکارانش جزییات یافته های خود را در شماره ی ۱۳ نوامبر نشریه ی ساینس منتشر کرده اند.

عکسی در طیف پرتوهای گاما از همان ناحیه ای که در عکس پیش، در طیف دیدنی (مریی) نشان داده شد. رنگ های روشن تر نشان دهنده ی میزان بیشتری از پرتوهای گاما با انرژی میان ۲ و ۲۰۰ میلیارد الکترون ولت است. برای همسنجی (مقایسه)، انرژی نور دیدنی میان ۲ تا ۳ الکترون ولت است. دو تپ اختر PSR J0540−6919 (چپ) و PSR J0537−6910 (راست) به روشنی در تصویر دیده می شوند. تصویر بزرگ تر

لوکا گیومه، یکی از نویسندگان پژوهش از آزمایشگاه فیزیک و شیمی محیط زیست و فضا که توسط CNRS و دانشگاه اورلیان فرانسه اداره می شود می گوید: «تپ های پرتو گامای J0540 دارای شدتی ۲۰ برابر شدت رکورددار پیشین -تپ اختر پرآوازه ی سحابی خرچنگ- است، ولی سطح پرتوهای رادیویی، نوری و X آن ها تقریبا یکیست. دانستن این تفاوت ها راهنمای ما برای آشنایی بیشتر با سازوکارهای فیزیکی خشن در تپ اخترهای جوان خواهد بود.»

J0540 یک یافته ی کمیاب است که سنی نزدیک به ۱۷۰۰ سال دارد، حدود دو برابر تپ اختر خرچنگ. این در حالیست که بیشتر ۲۵۰۰ تپ اخترِ شناخته شده میان ۱۰ هزار تا صدها میلیون سال سن دارند.

با وجود درخشش J0540، پرتوهای گامایی که از آن به LAT می رسد کمتر از آنست که بشود پیش از دانستن دوره ی چرخش آن، تپ هایش را شناسایی کرد. این ها اطلاعاتیست که با یک دیدبانی بلندمدت پرتوهای X توسط RXTE به دست می آید. RXTE از آغاز ماموریت فرمی تا پایان آن در سال ۲۰۱۱، هر دو تپ اختر را زیر نظر داشت و داده هایشان را گرد می آورد.

نویسنده ی همکار این پژوهش، فرانسیس مارشال که یک اخترفیزیکدان در مرکز پروازهای فضایی گودارد ناسا در گرین بلت مریلند است می گوید: «عملیات RXTE برای یافتن تپ اختری که در ابرنواختر SN 1987A پدید آمده بود آغاز شد، نزدیک ترین ابرنواختری که از زمان اختراع تلسکوپ دیده شده بود. این جستجو شکست خورد ولی توانست J0537 را بیابد.»

تا پیش از پرتاب تلسکوپ فرمی در سال ۲۰۰۸، تنها هفت تپ اختر پرتو-گاما شناخته شده بود. ولی این تلسکوپ تاکنون بیش از ۱۶۰ مورد را شناسایی کرده است.

در این ویدیو روند یافته شدن نخستین تپ اختر پرتو-گاما در کهکشانی به جز راه شیری توضیح داده شده. در این پیوند می توانید آن را با نگارش HD دریافت کنید:

واژه نامه:

NASA - Fermi Gamma-ray Space Telescope - gamma-ray - pulsar - galaxy - Tarantula Nebula - Large Magellanic Cloud - Milky Way - star-formation - subatomic particle - shock wave - supernova - nebula - Pierrick Martin - National Center for Scientific Research - CNRS - Research Institute in Astrophysics and Planetology - star - core - Earth - magnetized - neutron star - magnetic field - radio wave - X-ray - PSR J0540-6919 - J0540 - PSR J0537−6910 - J0537 - Einstein - Rossi X-ray Timing Explorer - RXTE - rotation period - Large Area Telescope - LAT - Pass 8 - Science - Crab Nebula - Lucas Guillemot - Laboratory for Physics and Chemistry of Environment and Space - CNRS - SN 1987A - Francis Marshall - Goddard Space Flight Center - electron volt

منبع: nasa

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان