![]() |
| در این تصویر، داده های تلسکوپ نوستار به رنگ آبی است و پرتوهای پرانرژی X از ۳ تا ۷۹ کیلوالکترون ولت را نشان می دهد. داده های تلسکوپ چاندرا هم به رنگ صورتی است و پرتوهای X از ۰.۵ تا ۱۰ کیلوالکترون ولت را می نمایاند. نقطه ی آبی مرکز تصویر نشان دهنده ی جای یک تپ‌اختر پرانرژی است-- هسته ی مغناطیسی و چرخان یک ستاره که به گونه ی یک ابرنواختر منفجر شده است. تصویر بزرگ تر |
* کهکشان راه شیریما پر است از پسمانده های همچنان تابناکِ ستارگانِ منفجر شده.
پرجرم ترین ستارگان زمانی که به شکل
ابرنواخترهاییمنفجر می شوند، بی درنگ خاموش نشده و در تاریکی شب ناپدید نمی گردند، بلکه گاهی با شدت تمام از خود
پرتوهای پرانرژی گامامی تابانند. چه چیزی نیروبخش پسمانده های پرانرژی این ستارگان است؟
آرایه ی تلسکوپی طیف سنجی هسته ای ناسا (نوستار،
NuSTAR) به دانشمندان در گره گشایی از این راز کمک می کند. چشمان این رصدخانه که توانایی دیدن
پرتوهای Xپرانرژی را دارد، توانسته با نگاه کردن به درون جایگاه های ویژه ای که پرتوهای نیرومند گاما می گسیلند سرچشمه ی این پرتوها را شناسایی کند: یک ستاره ی چرخان مرده به نام
تپ اختر (پولسار). تپ اخترها یکی از چند گونه پَسمان های ستاره ای هستند که از مرگ ابرنواختریِ ستارگان بر جای می مانند.
این نخستین بار نیست که تپ اخترها به عنوان عامل پرتوهای پرانرژی گاما شناسایی می شوند، ولی این بار نوستار در موردی به دانشمندان کمک کرده که به دلیل فاصله ی جرم مورد پرسش، رمزگشایی از آن دشوارتر بوده است. نوستار برای شناخت بهتر فرگشت این ستارگان مرده ی نه چندان آرام از کمک چند تلسکوپ دیگر بهره برد:
رصدخانه ی پرتو X چاندراو تلسکوپ فضایی
پرتو گامای فرمیناسا، و سامانه ی طیف سنجی پرانرژی (
H.E.S.S.) در
نامیبیا، که هر یک نیرویی منحصر به خود دارند.
اریک گوتهلف از دانشگاه کلمبیا در نیویورک می گوید: «انرژی این مردارهای ستاره ای توان کافی برای پدید آوردن درخشش
پرتو گاماییکه می بینیم را دارد.» گوتهلف توضیح می دهد که به جز تپ اخترها، چشمه های دیگری هم می توانند عامل این پرتوهای گاما در کهکشانمان باشند، از جمله پوسته های بیرونی پسمان های ابرنواختر، ستارگان
دوتایی پرتو ایکسی، و مناطق ستاره زایی. گوتهلف نویسنده ی اصلی پژوهشنامه ی تازه ای در
آسترونومیکال جورنالاست که به شرح این یافته ها می پردازد.
در چند سال گذشته، سامانه ی H.E.S.S. که از آنِ
بنیاد اخترشناسی ماکس پلانکاست بیش از ۸۰ جایگاه پرتو گاما با توان باورنکردنی -به نام چشمه های پرتو گامای پرانرژی- را در کهکشان راه شیری پیدا کرده. بیشتر این جایگاه ها تجربه ی ابرنواخترهایی را در گذشته داشته اند، ولی سرچشمه ی اصلی پرتوهای گامای بسیاری از آن ها هنوز ناشناخته است.
چشمه ی پرتو گامایی که در این پژوهش از آن یاد شده با نام HESS J1640-465، یکی از درخشان ترین مواردی از این دست است که تاکنون یافته شده. دانشمندان از پیش می دانستند که این چشمه ربطی به یک
پسمان ابرنواختردارد ولی سرچشمه ی نیرویش ناشناخته بود. با آن که داده های تلسکوپ های چاندرا و
XMM-نیوتنِسازمان فضایی اروپابه وجود یک تپ اختر به عنوان چشمه ی اصلی اشاره داشتند، ولی ابرهای گازی که جلوی دید را گرفته بودند، مشاهده ی آن را دشوار می ساختند.
نوستار به دلیل توانایی‌اش در آشکارسازی پرتوهای ایکس پرانرژی تر، و این که می تواند در گازهای سر راه نفوذ کند، کار تلسکوپ های چاندرا و XMM-نیوتن را کامل می کند. افزون بر آن، تلسکوپ نوستار می تواند تپش های سریع پرتو X را با دقت بسیار اندازه بگیرد. در مورد HESS J1640-465، نوستار توانست پرتوهای X پرانرژی آن را که با تپ های منظم و آهنگ سریع می آمدند دریافت و ضبط کند. دانشمندان با بهره از این داده ها PSR J1640-4631 را یافتند، یک تپ اختر که پنج بار در ثانیه به دور خود می چرخید و سرچشمه ی اصلی هم پرتوهای X پرانرژی و هم پرتوهای گامای پرانرژی بود
ولی یک تپ اختر چگونه این پرتوهای پرانرژی را تولید می کند؟
میدان های مغناطیسینیرومند تپ اختر
میدان های الکتریکیپرقدرتی را پدید می آورند که به ذرات باردار نزدیک سطح آن شتاب می دهد و آن ها را به سرعت هایی باورنکردنی نزدیک به سرعت نور می رساند. این ذرات باردار پرسرعت سپس در اثر برهم کنش با میدان های مغناطیسی، چنین باریکه های نیرومندی از پرتوهای X و گامای پرانرژی را تولید می کنند.
گوتهلف می گوید: «یافتن یک موتور تپ اختری که نیروی HESS J1640-465 را تامین می کند به اخترشناسان اجازه می دهد تا مدل هایی را برای فیزیک پایه ای بیازمایند که به تولید چنین انرژی های باورنکردنی توسط این چشمه های کمیاب پرتو گاما می انجامد.»
ویکتوریا کاسپی از دانشگاه مک گیل در مونترآل کانادا هم می گوید: «شاید دیگر چشمه های درخشان پرتو گاما هم تپ اخترهایی در خود داشته باشند که ما نمی توانیم آشکارشان کنیم.» کاسپی که یکی دیگر از نویسندگان این پژوهش است می افزاید: «شاید با کمک نوستار بتوانیم تپ اخترهای پنهان بیشتری را بیابیم.»
این داده های تازه همچنین به اخترشناسان امکان داد تا دو چیز دیگر را نیز اندازه بگیرند: آهنگ کند شدن (کاهش سرعت چرخش) تپ اختر، که در حدود ۳۰ میکروثانیه در سال بود، و همچنین چگونگی تغییر این آهنگ در گذر زمان. پاسخ این پرسش ها به پژوهشگران کمک خواهد کرد تا دریابند که چگونه این
آهنرباهایچرخان -هسته های ستارگان مرده- می توانند سرچشمه ی چنین تابش شدید و نیرومندی در کهکشانمان باشند.
واژه نامه:
Milky Way galaxy - supernova - gamma ray - NASA - Nuclear Spectroscopic Telescope Array - NuSTAR - X-ray - star - pulsar - Chandra X-ray Observatory - Fermi Gamma-ray Space Telescope - High Energy Stereoscopic System - H.E.S.S. - Namibia - Eric Gotthelf - galaxy - supernova remnant - X-ray binary star - star-formation region - Astrophysical Journal - Max-Planck Institute for Astronomy - HESS J1640-465 - European Space Agency - XMM-Newton telescope - PSR J1640-4631 - magnetic field - Victoria Kaspi - core -
منبع:
JPL (آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا)
