یافته شدن هشت تپ‌اختر بسیار کمیاب میلی‌ثانیه‌ای در خوشه های کروی
* تپ‌اختران میلی‌ثانیه‌ای، این "ساعت‌های کیهانی"، می‌توانند در پاسخ به پرسش‌های بزرگ فیزیک به پژوهشگران کمک کنند.
یک گروه بین‌المللی از اخترشناسان هشت تپ‌اختر کمیاب میلی‌ثانیه‌ای را که درون خوشه‌های انبوه ستاره‌ای پیرامون راه شیری پنهان شده بودند یافته است.
 |
| برداشت هنری از یک تپ‌اختر میلی‌ثانیه‌ای و همدمِ ستاره‌ایش |
یک تپ‌اختر گونه‌ای ستاره‌ی نوترونی است. ستارگان نوترونی اجرامِ ستاره‌ایِ کوچکی هستند که از انفجار یک ستاره‌ی بزرگ به جا مانده‌اند و جرمی دستکم ۱.۴ برابر خورشید را در کره‌ای به پهنای یک شهر جای داده‌اند. تپ‌اختر یک ستاره‌ی نوترونی است که به دلیل میدان مغناطیسی نیرومندش، دو باریکه‌ی موج رادیویی از قطب‌های مغناطیسی‌اش بیرون زده و به دلیل جرم بی‌اندازه‌ی بالایی که دارد، بسیار سریع به گرد خود می‌چرخد. تپ‌اخترها از دیدگاه ما به ستارگانی چشمک‌زن می‌مانند که تنها زمانی دیده می‌شوند که در هر دور چرخش، باریکه‌ی رادیویی‌اشان بر زمین بیفتد [باریکه‌ها از قطب‌های مغناطیسی‌شان بیرون زده‌ا‌ند که با قطب چرخش‌شان تفاوت دارد، و بنابراین با هر دور چرخش تپ‌اختر، این باریکه هم مخروطی را در فضا می‌سازد-م].
الساندرو ریدولفی، پژوهشگر پسادکترا در رصدخانه‌ی اخترشناسی کالیاری ایتالیا می‌گوید: «بیشترِ نزدیک به همه‌ی تپ‌اخترها در هر چند صد میلی‌ثانیه یک بار، یا به بیانی دیگر، چند بار در ثانیه به گرد خود می‌چرخند. یک تپ‌اختر میلی‌ثانیه‌ای تپ‌اختری‌ست که صدها بار در ثانیه، یعنی هر چند میلی‌ثانیه یک بار به گرد خود می‌چرخد.»
در یک پژوهش تازه، ریدولفی و همکارانش با بهره از تلسکوپ میرکت (آرایه‌ای از ۶۴ بشقاب ماهواره‌ای) به طور ویژه به جستجوی تپ‌اخترهای میلی‌ثانیه‌ای که بسیار کمیاب‌تر از تپ‌اخترهایی با چرخش آهسته‌تر هستند پرداختند. آنها برای این کار بر ۹ خوشه‌ی ستاره‌ای کروی پیرامون کهکشان راه شیری تمرکز کردند- خوشه‌های کروی توده‌هایی از ستارگانند که با نیروی گرانش در کنار هم مانده‌اند و با هم بیرون از لبه‌ی کهکشان راه شیری به گرد آن می‌گردند.
این دانشمندان هشت تپ‌اختر میلی‌ثانیه‌ای را درون پنج تا از این خوشه‌ها یافتند، و بنابراین بررسی‌شان را می‌توان یکی از بزرگ‌ترین پژوهش‌ها روی تپ‌اخترهای میلی‌ثانیه‌ای دانست که تاکنون انجام شده.
سامانه‌های دوتایی
تپ‌اخترهای میلی‌ثانیه‌ای بسیار کمیابند زیرا یک تپ‌اخترها تنها می‌توانند در سامانه‌های دوتایی به چرخش سریع دست یابند. در چنین سامانه‌هایی، دو جرم ستاره‌ای به گرد یکدیگر می‌گردند؛ به گفته‌ی ریدولفی برای تپ‌اخترها، همدم ستاره‌ی نوترونی به طور معمول یک ستاره مانند خورشید است، ولی گاهی یکی از اعضای سامانه چیز شگرف دیگری می‌شود، چیزی مانند یک کوتوله‌ی سفید، یک ستاره‌ی نوترونی دیگر با حتی یک سیاهچاله.
ریدولفی می‌گوید: «ستاره‌ی نوترونی برای رسیدن به چنین سرعت چرخشی باید با دزدیدن مواد از یک همدم ستاره‌ای در مدتی بسیار دراز (میلیاردها سال)، حرکت چرخشی به دست آورد. به همین دلیلست که تپ‌اخترهای میلی‌ثانیه‌ای تنها می‌توانند در سامانه‌های دوتایی پدید بیایند و بسیار کمیاب‌تر از دیگر تپ‌اخترها هستند.»
ولی خوشه‌های کروی انباشته از ستاره‌اند و نیروهای شدید گرانشی در آنها فرمان می‌راند، چیزی که شکل‌گیری که سامانه‌های دوتایی را در آنها بسیار محتمل‌تر می‌کند. در نتیجه، شمار بیشتری از تپ‌اخترهای درون این مناطق می‌توانند به تپ‌اخترهای میلی‌ثانیه‌ای تبدیل شوند.
ریدولفی می‌گوید: «بیش از ۹۰ درصد از تپ‌اخترهای شناخته شده درخوشه‌های کروی از تپ‌اخترهای میلی‌ثانیه‌ای هستند. و بیش از نیمی از همه‌ی تپ‌اخترهای میلی‌ثانیه‌ایِ شناخته شده هم در خوشه‌های کروی جای دارند.»
 |
| تصویر تلسکوپ فضایی هابل از خوشه‌ی کروی ان‌جی‌سی۶۶۲۴. برخی از تپ‌اخترهای درون این خوشه در چارچوب پیوست نشان داده شده‌اند: رنگ سرخ، تپ‌اختر پی‌اس‌آر جی۱۸۲۳-۳۰۲۱جی است که توسط تلسکوپ میرکت یافته شده. خوشه‌ی ان‌جی‌سی۶۶۲۴ با فاصله‌ی حدود ۸۰۰۰ سال نوری از زمین، در راستای صورت فلکی کمان دیده می‌شود. |
ساعت‌های کیهانی
اخترشناسان عاشق بررسی تپ‌اخترهای میلی‌ثانیه‌ای هستند زیرا با نرخی ثابت می‌چرخند.
ریدولفی می‌گوید: «تپ‌اخترهای میلی‌ثانیه‌ای را می‌توان مانند ساعت‌های کیهانیِ اَبَر-دقیق در نظر گرفت. آنها بسیار پایدارتر از تپ‌اخترهای بلند-دوره‌تر می‌چرخند و از همین رو برای آزمایش‌های با دقتِ بالا بسیار مناسب‌ترند.»
به گفته‌ی ریدولفی، برای نمونه، از این چراغ‌های گردان کیهانی می‌توان برای اندازه‌گیری جرم ستارگان نوترونی، بررسی فرگشت سامانه‌های دوتایی، آشکارسازی امواج گرانشی، جایابی (مکان‌یابی) سیاهچاله‌ها در مرکز خوشه‌های کروی، آزمایش نسبیت عام (نظریه‌ی اینشتین درباره‌ی خم شدن فضازمان توسط ماده) و انجام بسیاری از آزمایش‌های فیزیکی پیچیده‌تر بهره جست.
پژوهشگران به ویژه به یکی از تپ‌اخترهای میلی‌ثانیه‌ای به نام پی‌اس‌آر جی۱۸۲۳-۳۰۲۱جی علاقمند شده‌اند زیرا دارای مداری نامعمول است.
ریدولفی می‌گوید: «این یک تپ‌اختر میلی‌ثانیه‌ای دوتایی در مداری بسیار کشیده و بیضی است که دستاوردِ یک دادوستد میان همدم‌هاست. به احتمال بسیار، ستاره‌ی نوترونی در آغاز یک همدم سبک‌تر داشته که بعدها در پی یک رویارویی نزدیک، جایش را به همدم سنگین‌ترِ کنونی داده بوده.»
این همچنین بزرگ‌ترین نمونه از این تپ‌اخترهای میلی‌ثانیه‌ایِ نویافته است و می‌تواند بیش از دو برابر سنگین‌تر از خورشید باشد، که به گفته‌ی ریدولفی: «بسیار کمیاب است.»
 |
| نمای نزدیکِ دو آنتن از ۶۴ آنتن بشقابی آرایه‌ی تلسکوپی میرکت |
بروزرسانی تلسکوپ‌ها
ریدولفی می‌گوید با این که از دید نظری، تپ‌اخترهای میلی‌ثانیه‌ای در خوشه‌های کروی بسیارند، ولی بسیار کم از نهان در آمده و خود را نشان می‌دهند.
ولی تلسکوپ‌های پیشرفته‌ی نوین، از جمله میرکت، سرانجام به اخترشناسان اجازه می‌دهند تا درون خوشه‌های کروی را بکاوند و شمار بیشتری از این تپ‌اخترها را پیدا کنند.
ریدولفی می‌گوید: «ما با تلسکوپ‌های تازه‌ای که همین تازگی ساخته شده‌اند توانسته‌ایم تنها در چند سال، شمار تپ‌اخترهای درون خوشه‌های کروی که تقریبا همه‌شان میلی‌ثانیه‌ای هستند را تا حدود حدود ۵۰ درصد بالا ببریم.»
در این پژوهش تنها از ۴۴ بشقابِ تلسکوپ میرکت بهره گرفته شد؛ اخترشناسانی از همین پروژه‌ی پژوهشی (پروژه‌ی TRAPUM) از پیش سرگرم کار روی یک پیمایش تازه‌ی "تپ‌اخترِ خوشه‌ی کروی" به کمک همه‌ی ۶۴ بشقاب میرکت برای تمرکز روی ۲۸ خوشه‌ی کروی بوده‌اند، پیمایشی که شاید بتواند ده‌ها تپ‌اختر میلی‌ثانیه‌ای دیگر را آشکار کند.
ریدولفی می‌گوید: «در میان این یافته‌ها، ما امید بسیار داریم که یک سامانه‌ی دوتاییِ ساخته شده از دو تپ‌اختر میلی‌ثانیه‌ای یا یک تپ‌اختر و یک سیاهچاله‌ی ستاره‌جرم بیابیم. این یکی از جام‌های مقدس در اخترشناسیِ تپ‌اخترها خواهد بود.»
به گفته‌ی ریدولفی، در آینده تلسکوپ‌هایی باز هم بزرگ‌تر مانند آرایه‌ی کیلومتر مربعی (یک تلسکوپ پیشنهادی در بردارنده‌ی هزاران بشقاب و میلیون‌ها آنتن در سرتاسر جهان که میرکت هم بخشی از آن خواهد بود) نیز در یافتنِ شمار بیشتری از تپ‌اخترهای سریع-چرخان و پاسخ به پرسش‌هایی بیشتر درباره‌ی کیهان به ما کمک خواهند کرد.
این پژوهش روز ۲۸ آوریل در شماره‌ی برخطِ ماهنامه‌ی انجمن سلطنتی اخترشناسی منتشر شد.
-------------------------------------------
telegram.me/onestar_in_sevenskies
twitter.com/1star_7sky
instagram.com/1star.7sky
facebook.com/1star7sky
واژه‌نامه:
منبع: لایوساینس
0 دیدگاه شما:
ارسال یک نظر