تپ‌اخترهایی که تنها در هندسه تفاوت دارند

رصدخانه‌ی پرتو X چاندرای ناسا عکس‌هایی ژرف (با نوردهی بلند) از دو تپ‌اختر پرانرژی نزدیک به زمین که در فضای کهکشان راه شیری به پیش می‌روند گرفته. شکل تابش‌های این دو نشان می‌دهد برای تفاوت‌های شگفت‌انگیزی که میان رفتارهای برخی از تپ‌اخترها دیده شده می‌توان یک توضیح هندسی ارایه داد.

تپ‌اخترها -ستارگان نوترونی چرخان و به شدت مغناطیده‌ای که در انفجارهای ابرنواختری در پی رُمبش یک ستاره‌ی بزرگ پدید می‌آیند- ۵۰ سال پیش، از روی تپ‌های رادیویی بسیار منظمشان شناسایی شدند. تپ‌اخترها باریکه‌هایی از پرتوهای رادیویی از قطب‌های مغناطیسی خود می‌گسیلند که با چرخش آنها، مانند نور یک چراغ دریایی آسمان را در می‌نوردند. اگر زمین در مسیر این باریکه‌ها باشد، آنها را مانند تپ‌هایی از نور می‌بینیم.

در این ۵۰ سال هزاران تپ‌اختر یافته شده که بسیاری از آنها همزمان پرتوهای رادیویی و فرابنفش می‌گسیلند. ولی برخی از تپ‌اخترها تنها تپ‌های رادیویی دارند و برخی دیگر تنها تپ‌های فرابنفش. تلسکوپ چاندرا تاکنون تابش‌های پرتو X استوارتری را آشکار کرده که از ابرهای گسترده‌ی ذرات پرانرژی به نام "سحابی‌های باد تپ‌اختر"، که هر دو گونه‌ی تپ‌اختر آن را دارند گسیلیده می‌شود. داده‌های تازه‌ی چاندرا از سحابی‌های باد تپ‌اختر شاید بتواند دلیلِ بود و نبود تپ‌های رادیویی و تپ‌های گاما در این دو گونه را توضیح دهد.

این دو تصویر ژرف چاندرا جهت چرخش دو تپ‌اختر متفاوت را نمایان کرده و به اخترشناسان کمک می‌کند بودن و نبودن تپ‌های رادیویی و پرتو گاما در آنها را به شیوه‌ای هندسی توضیح دهند. اندازه‌ی بسیار بزرگ‌تر (۷.۹ مگابایت)

چهار نمایی که اینجا می‌بینید دو تپ‌اختر از دو گونه را از چشم تلسکوپ چاندرا نشان می‌دهد. تپ‌اختر جمینگا بالا، سمت چپ و تپ‌اختر B0355+54 بالا، سمت راست. هر دوی این عکس‌ها از همگذاری داده‌های پرتو X چاندرا و داده‌های فروسرخ تلسکوپ فضایی اسپیتزر ناسا درست شده‌اند- پرتوهای X به رنگ‌های آبی و بنفش نشان داده شده‌اند. داده‌های فروسرخ هم ستارگانی که در میدان دید هستند را آشکار کرده. زیر هر چارچوب یک نقاشی می‌بینیم که جزییات بیشتری از تصور اخترشناسان درباره‌ی ساختار این دو سحابی باد تپ‌اختر را نشان می‌دهد.

برای جمینگا، دانشمندان تصویر چاندرا که در چند سال و با نوردهیِ کلی هشت روزه به دست آمده بود را بررسی کردند و توانستند دنباله‌های پیچیده و کمانی‌شکلی به بلندی نیم سال نوری و یک ساختار باریک درست پشت تپ‌اختر را در عکس شناسایی کنند. برای B0355+54، نوردهی پنج روزه‌ی چاندرا یک کلاهک روشن با یک دنباله‌ی دوگانه به درازای تقریبا پنج سال نوری را آشکار کرده.

خود تپ‌اخترها کاملا همسانند. هر دو با سرعت حدود پنج دور در ثانیه می‌چرخند و سن هر دو هم به حدود نیم میلیون سال می‌رسد. با این وجود، جمیگنا دارای تپ‌های فرابنفش است و گسیلش رادیوییِ چندانی ندارد، ولی B0355+54 یکی از درخشان‌ترین تپ‌اخترهای رادیویی شناخته شده است که تقریبا هیچ پرتو گامایی ندارد.

یک برداشت احتمالی از عکس‌های چاندرا اینست که دنباله‌های باریک و بلندِ دو سوی جمینگا و دنباله‌ی دوگانه‌ی B0355+54 نمایانگر فواره‌های باریکی هستند که از قطب‌های چرخش آنها بیرون زده. هر دو تپ‌اختر همچنین چنبره ای از پرتوها به گرد استوای چرخشی خود دارند. همچنان که تپ‌اخترها با سرعت‌های زِبَرصوتی در فضای کهکشان به پیش می‌روند، این ساختارهای قرص-مانند و این فواره‌ها هم خمیده شده و رو به پشت تپ‌اخترها کشیده شده‌اند.

ما از روی زمین، چنبره‌ی جمینگا را تقریبا از پهلو (از لبه) می‌بینیم، ولی فواره‌هایش از چشم ما از دو سمت آن بیرون زده‌اند. B0355+54 هم ساختاری همانند دارد ولی چنبره‌اش را تقریبا از روبرو می‌بینیم، و فواره‌هایش یکی رو به زمین است و دیگری از زمین دور می‌شود. فواره‌های به پس رانده شده‌ی B0355+54 تقریبا روی هم افتاده‌اند و نمای یک دُم دوتایی را پدید آورده‌اند.

قطب‌های مغناطیسی هر دو تپ‌اختر بسیار نزدیک به قطب‌های چرخش آنهاست، مانند سیاره‌ی خودمان. این قطب‌ها جایگاه تابش‌های رادیویی آنها هستند بنابراین اخترشناسان فکر می‌کنند باریکه‌های رادیویی آنها هم باید تقریبا همراستا با فواره‌های آنها باشند. برخلاف آن، تابش‌های پرتو گاما به طور عمده در راستای استوای چرخشی آنها تولید می‌شود و از همین رو همراستا با چنبره‌ی آنهاست.

اخترشناسان پرتوهای گامای جمینگا را در راستای لبه‌ی چنبره می‌بینند، ولی باریکه‌های رادیوییِ نزدیک فواره‌ها از دو سو بیرون زده و در نتیجه از چشم ما دیده نمی‌شوند [رو به زمین نیستند]. فواره‌ی B0355+54 تقریبا در راستای خط دید ماست. این بدان معنیست که اخترشناسان تپ‌های رادیویی درخشان آن را می‌بیینند ولی چنبره و پرتوهای گامای مربوط به آن عمود بر خط دید ما بوده وبه زمین نمی‌رسند [آنها را نمی‌بینیم].

کوتاه سخن اینکه این دو تصویر ژرف چاندرا جهت چرخش این تپ‌اخترها را نمایان کرده و به اخترشناسان کمک می‌کند بودن و نبودن تپ‌های رادیویی و پرتو گاما در آنها را به شیوه‌ای هندسی توضیح دهند.

پژوهشنامه‌ای در این باره در نشریه‌ی آستروفیزیکال جورنال منتشر شده است.

--------------------------------------------

به کانال تلگرام یک ستاره در هفت آسمان بپیوندید:

http://telegram.me/onestar_in_sevenskies

واژه نامه:

NASA - Chandra X-ray Observatory - pulsar - Milky Way galaxy - X-ray - magnetized - neutron star - supernova - lighthouse - pulse - radio wave - gamma ray - pulsar wind nebula - Geminga - B0355+54 - infrared - Spitzer Space Telescope - equator - jet - supersonic - torus - Earth - magnetic pole - spin poles - magnetic field -

منبع: nasa

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان