قسمت هشتم فانوس‌های کیهانی | ستاره‌های نوترونی
فرض وجود ستاره‌های نوترونی اولین بار در دهه ۱۹۳۰ میلادی، اندکی پس از کشف نوترون مطرح شد. اما کشف شدن‌شان حدود سه دهه به تأخیر انجامید. در دهه ۱۹۶۰، تلسکوپ‌های رادیویی اولین سیگنال‌ها از این ستارگان را دریافت کردند. منبع ناشناخته این سیگنال‌ها، ابتدا این حدس را به وجود آورد که شاید توسط تمدن‌های بیگانه ارسال شده باشند. اما بررسی‌های بعدی نشان داد که منشأ این سیگنال‌های عجیب، در واقع بازماندگانی فعال از ستاره‌ها هستند: ستاره‌های نوترونی، اجرام ستاره مانند کوچکی با جرم حدود ۴/۱ خورشید. این موجودات که از مرگ انفجاری ستارگان بزرگ‌تر متولد می‌شوند، با وجود اندازه کوچک‌شان می‌توانند بسیار مهم و تأثیرگذار باشند. در ادامه این شماره از فانوس‌های کیهانی با علم بازار همراه باشید تا نگاهی بیاندازیم به ماهیت ستارگان نوترونی، تولد آن‌ها و تحول‌شان.
ستاره‌های نوترونی: ققنوس‌های ستاره‌ای
تصویر هنرمندانه از تشکیل ستاره نوترونی
زمانی که ستاره‌ای با جرم چهار الی هشت برابر خورشید به صورت یک ابرنواختر منفجر می‌شود، لایه‌های بیرونی آن به شکلی دیدنی و جذاب پراکنده شده، و از خود هسته‌ای کوچک و چگال به جای می‌گذارد که کماکان رمبش می‌کند. گرانش چنان مواد هسته را روی خود فشرده می‌کند که پروتون‌ها و الکترون‌ها به یکدیگر می‌پیوندند تا نوترون‌ها را تشکیل دهند. نام «ستاره نوترونی» Neutron star نیز حاصل این واکنش است.
جرم ستارگان نوترونی درون فضایی به قطر ۲۰ کیلومتر فشرده شده است. این اجرام چنان چگال هستند که یک قاشق چایخوری از آن‌ها می‌تواند میلیاردها تن وزن داشته باشد. – البته با فرض این که شما توانسته باشید بدون گیر افتادن در گرانش وحشتناک ستاره نوترونی، موفق به نمونه برداری از آن شده باشید. به طور متوسط، گرانش در سطح یک ستاره نوترونی دو میلیارد بار قوی‌تر از گرانش در سطح زمین است. در واقع، گرانش ستاره نوترونی آنقدر زیاد است که بتواند نور ستاره را در فرآیندی به نام «همگرایی گرانشی» خمیده کند، و بدین ترتیب به ستاره‌شناسان اجازه دهد تا ورای ستاره را ببینند.
ضربه حاصل از انفجار ابرنواختری که ستاره نوترونی از آن متولد می‌شود، چنان قوی است که سبب چرخش سریع ستاره به دور خود می‌شود به طوری که ستاره در هر ثانیه، چندین بار به دور می‌چرخد. ستاره‌های نوترونی می‌توانند با سرعت ۴۳۰۰۰ دور بر دقیقه به دور خود بچرخند، که این سرعت به تدریج کاهش می‌یابد.
تپ‌اختر
شبیه‌سازی تشکیل یک تپ‌اختر
زمانی که ستاره نوترونی، عضوی از یک سیستم ستاره‌ای دوتایی باشد حوادث جالب‌تری رخ خواهد داد. ستاره همدم می‌تواند به گونه‌ای از انفجار مرگبار ابرنواختری جان به در بردهیا توسط همدم خود در سیستم دوتایی جذب شده باشد. اگر جرم ستاره دوم از خورشید کمتر باشد، ستاره نوترونی شروع به مکیدن جرم همدم خود می‌کند و جرم آن را به درون «نرمه روش» می‌کشد. ابری بادکنکی شکل از ماده که به دور ستاره نوترونی می‌چرخد. ستارگان همدم با جرمی تا سقف ده برابر جرم خورشید نیز انتقال جرمی مشابه اما ناپایداتر را به وجود می‌آورند. این انتقال‌ها سریع از بین می‌روند.
ستاره‌هایی با جرم بیش از ۱۰ برابر جرم خورشید، مواد خود را در قالب بادهای ستاره‌ای منتقل می‌کنند. مواد بر فراز قطب‌های مغناطیسی ستاره نوترونی جریان می‌یابند و ضمن برانگیخته شدن در این میدان‌ها، تابش پرتوهای ایکس را به وجود می‌آورند. این پرتوها باعث می‌شوند که ستاره نوترونی از دید ما ناظرین زمینی، مانند یک فانوس کیهانی چشمک زن به نظر برسند. از همین روی، به آن‌ها تپ‌اختر Pulsar می‌گویند.
تپ‌اخترها می‌توانند علاوه بر پرتوهای ایکس، طول موج‌های دیگری مانند امواج رادیویی و گاما را نیز تابش کنند. در سال ۲۰۱۰، حدود ۱۸۰۰ تپ‌اختر به وسیله امواج رادیویی، و ۷۰ تپ‌اختر نیز با استفاده از پرتوهای گاما کشف شدند. تپ‌اختر واقع در قلب سحابی خرچنگ (که پیشتر در قسمت قبل نیز به آن اشاره کردیم)، یک تپ‌اختری جوان به شمار می‌رود. و اولین از گونه خود است که ارتباط آن با انفجار ابرنواختری، کشف شده است. این تپ‌اختر حدود ۳۰ بار در هر ثانیه چشمک می‌زند.
مگنتار
نمای خیالی از یک مگنتار و میدان مغناطیسی آن
مگنتارها Magnetars را می‌توان از عجیب‌ترین موجودات جهان به حساب آورد. اجرامی با میدان مغناطیسی چنان قوی که حتی میدان مغناطیسی ستاره‌های نوترونی و تپ‌اخترها نیز در مقابل آن‌ها، ضعیف به نظر می‌رسد. مگنتارها، گونه‌ای بسیار خاص از ستاره‌های نوترونی هستند که میدان مغناطیسی آن‌ها حدود یک کوادریلیون ( ۱۰ بتوان ۲۴) بار قوی‌تر از میدان مغناطیسی زمین است. وجود مگنتارها در دهه ۱۹۹۰ میلادی پیش‌بینی شد. و گمان می‌رود این اجرام منشأ دسته‌ای از پرتوهای گامای پرانرژی عالم باشند. هرچند که هنوز اطلاعات چندانی از مگنتارها در دسترس نیست و علت دقیق شکل‌گیری آن‌ها هنوز در هاله‌ای از ابهام قرار دارد.
آخرین دیدگاه‌ها