نوشته‌ها

سحابی اطراف ستاره نوترونی RX-J1856.5-3754

نزدیک ترین ستاره نوترونی به زمین

نزدیک ترین ستاره نوترونی به زمین کدام ستاره است؟

نزدیک ترین ستاره نوترونی RX-J1856.5-3754

در حال حاضر ستاره RX J1856.5-3754 نزدیک‌ترین ستاره نوترونی به زمین است که در صورت فلکی تاج جنوبی (اکلیل جنوبی) از قدر ظاهری ۲۵٫۶+ می‌درخشد. یعنی ۱۰۰ میلیون مرتبه کم‌نورتر از کم‌نورترین ستاره‌هایی که با چشم غیرمسلح در آسمانی کاملا تاریک می‌توان دید! البته چنین ستاره کم فروغی را فقط با تلسکوپ‌های عظیم می‌توان آشکار کرد.

به نظر می‌رسد که این ستاره نوترونی متعلق به سیستم دوگانه‌ای بوده که حدود یک میلیون سال قبل در اثر انفجاری ابرنواختری متلاشی شده و هسته آن به این صورت نوترونی باقی‌مانده است. این ستاره اکنون با سرعت ۱۰۸ کیلومتر بر ثانیه در فضای بین ستاره‌ای در حرکت است!

[box type=”shadow” align=”aligncenter” class=”” width=””]

حرکت نزدیک ترین ستاره نوترونی RX-J1856.5-3754

حرکت ستاره نوترونی RX-J1856.5-3754 که با توجه به زمان‌های مشخص شده، توسط تلسکوپ فضایی هابل ثبت شده است.[/box]

این ستاره در سال ۱۳۷۱ کشف شد و رصدهایی که تا چهارسال بعد از آن انجام شد، نشان از نوترونی بودن آن داشت؛ البته آن هم نزدیک‌ترین ستاره نوترونی به زمین. محاسبات ابتدایی حکایت از آن داشت که فاصله آن ۱۵۰ تا ۲۰۰ سال نوری از ماست. اما محاسبات دقیق‌تری که در سال ۱۳۸۱ توسط رصدخانه پرتوی ایکس چاندار انجام شد، نشان داد که فاصله‌اش از ما حدود ۴۰۰ سال نوری است.

ستاره‌ نوترونی چیست؟

هرگاه ستاره‌های بسیار سنگین به پایان عمر خود می‌رسند در اثر یک انفجار مهیب «ابرنواختری» قسمت بسیار زیادی از جرم و ماده خود را به فضا پرتاب می‌کنند، اما قسمت مرکزی آن بر اثر نیروی گرانش شدیدی که ایجاد شده است، برروی خودش فرومی‌ریزد و کره‌ای بسیار فشرده و چگال از نوترون را می‌سازد. یک ستاره نوترونی معمولی جرمی به اندازه خورشید را در کره‌ای به قطر ۲۰km فشرده و متراکم کرده است. فوق العاده وحشتناک است!

توضیحات بیشتر و معرفی کامل را در مقاله «ستارگان نوترونی و تپ اخترها» مطالعه کنید.

تصویر پرتو X نزدیک ترین ستاره نوترونی RX-J1856.5-3754

تصویر پرتو X ستاره نوترونی RX-J1856.5-3754

ستاره نوترونی یا کوارکی؟

اتفاق جالبی که در روند بررسی آن افتاد، محمتل بودن آن به عنوان یک «ستاره کوارکی» بود. محاسبات اولیه‌ای که از ترکیب داده‌های رصدخانه فضایی چاندرا با تلسکوپ فضایی هابل انجام شده بود، دمای سطحی آن را ۷۰۰٫۰۰۰ درجه سانتیگراد نشان می‌داد. چنین دمایی هم حاکی از کره‌ای به قطر ۴ تا ۸ کیلومتر برای این ستاره عجیب و غریب بود. این اندازه با توجه به جرم آن، بسیار کوچک‌تر از قطر یک ستاره نوترونی است؛ از این‌رو دانشمندان احتمال دادند که RX J1856.5-3754 یک ستاره کوارکی باشد.

ولی، تجزیه و تحلیل‌های دقیق‌تری که سال‌های بعد روی داده‌های چاندرا و هابل انجام گرفت، دمای سطحی آن را ۴۳۴٫۰۰۰ درجه سانتیگراد به دست آورد و همین نتیجه باعث شد که قطر بزرگ‌تری برای آن تخمین بزنند. قطر  ۱۴km برای آن بسیار به اندازه یک ستاره نوترونی نزدیک است؛ و بدین ترتیب RX J1856.5-3754 از لیست کاندیداهای ستاره‌های کوارکی خارج شد.

سحابی مخروطی کوچک

سحابی اطراف ستاره نوترونی RX-J1856.5-3754

سحابی مخروطی ستاره نوترونی RX-J1856.5-3754

اما ماجرای این تصویر با دریایی از ستارگان ریز و درشت چیست؟

یکی از تلسکوپ‌های ۸٫۲ متری رصدخانه VLT این تصویر را در سه طول موج مختلف و خاص ثبت کرده است تا بتواند جزئیات اطراف ستاره نوترونی را آشکار کند. البته همین فیلترهای خاص باعث شده‌اند که رنگ‌های ستاره‌ها غیرواقعی باشند.

با دقت زیاد می‌توان یک سحابی کوچولوی مخروط شکل را به رنگ قرمز یا صورتی در مرکز عکس مشاهده کرد. این مخروط کوچک در واقع به علت حرکت سریع ستاره نوترونی RX J1856.5-3754 در گازهای سرد میان‌ستاره‌ای به وجود آمده است. می‌توانید ستاره نوترونی مورد نظرمان را در نوک این مخروط به صورت یک نقطه خیلی کم نور آبی رنگ مشاهده کنید. این پدیده همانند آن موج‌های مخروطی شکلی است که در جلوی یک قایق تندرو بر سطح آب ایجاد می‌شود که همواره خود قایق بر نوک این مخروطها قرار دارد. «موج شوک» نام این گونه موج‌هایی است که به علت حرکت سریع منبع موج در محیط انتشار آن ایجاد می‌شود.

[box type=”shadow” align=”aligncenter” class=”” width=””]

ویدئویی از ایجاد «موج شوک» توسط یک قایق بر سطح آب[/box]

RX J1856.5-3754 به علت فاصله کمی که از  زمین دارد، مرکز توجه اخترفیزیکدانان بوده تا بتوانند به درک بهتر و دقیق‌تری از ساختار و جزئیات ستاره‌های نوترونی برسند.

صورت فلکی تاج یا اکلیل جنوبی

صورت فلکی تاج جنوبی محل نزدیک ترین ستاره نوترونی به زمین

[box type=”shadow” align=”aligncenter” class=”” width=””]

ویدئوی موقعیت ستاره نوترونی RX J1856.5-3754 در آسمان[/box]

 

[button color=”blue” size=”big” link=”https://setareshenas.com/download/4492/” icon=”” target=”false”]دانلود PDF مقاله[/button]

نویسنده: محمد همایونی

تپ اختر تنبل! SXP 1062

ستاره شناسان شواهدی از وجود یک تپ اختر را درون بقایای یک انفجار اَبَرنواختری در نزدیکی کهکشان راه شیری پیدا کرده‌اند. این تپ اختر در ابرکوچک ماژلانی در فاصله ۱۸۰٫۰۰۰ سال نوری از ما قرار گرفته است. نام آن را SXP 1062 گذاشته‌اند و در کنار یک سحابی بزرگ و زیبای ستاره ساز در این کهکشان نزدیک مشاهده می‌شود. تلسکوپ‌های پرتو ایکس چاندرا و نیوتن کمک کرده‌اند تا خصوصیات این تپ اختر تنبل را محاسبه کنند.

(با کلیک بر روی عکس ها، آنها را بزرگتر ببینید)

تپ اختر SXP1026

تپ اختر SXP1026 در کنار یک سحابی زیبا

(برای آشنایی با تپ اخترها مقاله «ستارگان نوترونی و تپ اخترها» را ملاحظه کنید.)

اما چرا تنبل!

همانطور که می‌دانیم، تپ اخترها به علت کوچکی بسیار زیاد، سرعت دوران بسیار زیادی دارند، و نهایتا پس از مدت زیادی که از عمرشان گذشت آرام آرام سرعت چرخش‌شان کاهش می‌یابد تا در حد چند ثانیه برسد. ولی این تپ اخترِ جوان به قدری آهسته می‌چرخد که در هر ۱۸ دقیقه یک بار به دور خودش می‌گردد. به همین خاطر آن را با صفت «تنبل» معرفی کردم.

SXP 1062  اولین جسم سریع و چگالی همچون یک تپ اختر است که در بقایای یک ابرنواختر در کهکشان ابر ماژلانی کوچک کشف شده است. (دسامبر ۲۰۱۱) ابرهای ماژلانی از جمله کهکشان‌های اقماری راه شیری هستند و ابر ماژلانی کوچک در صورت فلکی توکان که از صورت‌های فلکی جنوبی است قرار دارد. باید در نیمکره جنوبی باشید تا آن را بتوانید مشاهده کنید.

در این عکس که ترکیبی است از تصاویر نور مرئی رصدخانه Cerro Tololo  واقع در شیلی با تصاویر پرتو ایکس از رصدخانه‌های فضایی چاندرا و نیوتن (رنگ‌های آبی)؛ این تپ اختر را در مرکز ابرهای باقی مانده از ابرنواختر در سمت راست تصویر نشان می‌دهد. بقایای ابرنواختر همچون ابری کمان مانند اطراف ستاره آبی سفید و درخشان ما را گرفته است. از تصویر نور مرئی در سمت چپ این ستاره، یک سحابی بزرگ را در ابر ماژلانی کوچک می‌بینیم که یکی از نواحی فعال ستاره‌زایی در این کهکشان است. پهنای کل این تصویر ۷۴۴ سال نوری است.

تحقیقات اخیر در مقایسه تصویر چاندرا با تصاویر نور مرئی نشان می‌دهد که این تپ اختر یک همدم بسیار داغ و پرجرم دارد. همدمی از نوع ستارگان Be که حضور آن در کنار یک تپ اختر چرخان اثرات اعجاب آوری را از خود به جای می‌گذارد. (به این نوع مجموعه‌ها دوگانه‌های Be/X-ray می‌گویند.)

sxp1062

بقایای ابرنواختری پیرامون تپ اختر

اخترشناسان علاقه خاصی به SXP 1062  دارند، چرا که داده‌های چاندرا و نیوتن نشان می‌دهند این تپ اختر به طرز غیر منتظره‌ای بسیار کند و به آرامی به دور خود می‌چرخد. خصوصا آن‌که یک تپ اختر جوان است و همه تپ اخترهای تازه متولد شده دارای سرعت دوران فوق العاده‌ای هستند. در واقع این ویژگیِ SXP 1062    آن را یکی از کندترین تپ اخترها قرار داده است.

در خصوص سن این تپ اختر، تیم‌های مجزا نتایج مختلفی را به دست آورده‌اند که از ۱۰٫۰۰۰ تا ۴۰٫۰۰۰ سال متغیر است. و این نشان از جوان بودن این تپ اختر می‌دهد. به احتمال بسیار زیاد این ستاره از همان انفجاری که بقایای ابرنواختری اطرافش را ایجاد کرده است، به وجود آمده است. اما آن‌چه که به صورت راز و رمز همچنان باقی مانده این است که چرا چنین تپ اختر جوانی توانسته سرعت دورانش را اینقدر به سرعت کاهش دهد. کشف ساز و کار چنین پدیده‌ای تلاش اخترشناسان را به خود جلب کرده است.

تهیه و تنظیم:

محمد همایونی

در صورت تمایل می‌توانید فایل پی دی اف این مقاله را از لینک زیر دانلود کنید:

[button color=”red” size=”medium” link=”http://setareshenas.com/wp-content/uploads/2016/12/SXP-1062.pdf” icon=”” target=”true”]دانلود کنید[/button]

قلب سحابی خرچنگ

ستارگان نوترونی و تپ اخترها

ستارگان نوترونی چیستند؟

سحابی خرچنگ در صورت فلکی ثور بقایای به جامانده از یکی انفجار ابرنواختری است که در سال ۱۰۵۴ میلادی مشاهده و ثبت شده است. در آن سال این ستاره‌ی نوظهور  به مدت ۲۳ روز، در مکانی که الان سحابی خرچنگ قرار دارد با نورانیتی در حدود سیاره زهره در آسمان می‌درخشید. اکنون در قلب این سحابی ستاره‌ای بسیار کم فروغ در هر ثانیه بیش از ۳۰ بار روشن و خاموش می‌شود! این‌جا یکی از قوی‌ترین منابع امواج رادیویی و پرتو ایکس در آسمان است که در حقیقت آثاری از تپش یک ستاره نوترونی است که از  آن ستاره اصلی به جامانده است.

(با کلیک بر روی عکس ها، آنها را بزرگتر ببینید)

سحابی خرچنگ

سحابی خرچنگ

تپ اختر

تپ اختر سحابی خرچنگ

تپ اختر سحابی خرچنگ

ستارگان نوترونی

ستارگان نوترونی چگال‌ترین و متراکم‌ترین ستارگان موجود هستند. تصور این‌‌که یک حبه قند از ماده این ستارگان صدمیلیون تُن جرم داشته باشد، واقعا دیوانه کننده است!! تاکنون بیش از ۱۰۰۰ ستاره نوترونی کشف شده‌اند که جرم آن‌ها بین ۱/۵ تا ۳ برابر جرم خورشید است، ولی قطرشان از ۲۰ تا ۳۰ کیلومتر بیشتر نیست.

در حقیقت این ستارگان توده‌هایی متراکم از نوترون کنارِ هم قرارگرفته هستند و هیچ فضای خالی‌ای بین این ذرات نیست؛ دقیقا مثل خرماهایی که در جعبه خرما کنار هم چیده شده‌اند. چگالی آن‌ها هم‌ارز چگالی هسته اتم‌هاست، یعنی ۱۰۱۷ کیلوگرم در هر مترمکعب!

ستارگان نوترونی آخرین بازمانده از ستارگانِ سنگینی هستند که پس از انفجار اَبَرنواختری، جرم هسته باقی مانده از ستاره بیش از ۱/۴ برابر جرم خورشید باشد. در این هسته که ترکیبی است از پروتون، نوترون و الکترون؛ نیروهای هسته‌ای هم نمی‌توانند در مقابل فشار بسیار شدید گرانشی تحمل کنند و ستاره دوباره برروی خود فرومی‌ریزد تا الکترون‌ها و پروتون‌ها ترکیب شده و به نوترون تبدیل شوند. در این مرحله به قدری متراکم می‌شود که از کره‌ای که کمی بزرگتر از زمین بوده (همان کوتوله سفید)، به کره‌ای با قطر حدود ۲۰ کیلومتر تبدیل می‌شود؛ کره‌ای مملوّ از نوترون‌های به هم چسبیده.

براساس مدل‌های ستاره‌ای و مشاهداتِ رصدی، ستارگانی که جرمی بین ۸ تا ۲۰ برابر جرم خورشید دارند به ستاره نوترونی تبدیل می‌شوند. جرم این ستاره نوترونی نمی‌تواند بیش از ۳ برابر خورشید باشد، چون در این صورت، باز نیروی گرانش غلبه کرده و آن را به قدری متراکم می‌کند تا به یک سیاهچاله تبدیل می‌شود و قطری درحدود یک کیلومتر پیدا خواهد کرد!

با نزدیک ترین ستاره نوترونی به زمین در این مقاله آشنا شوید. (کلیک کنید) 

تپ اخترها

اما ماجرای تپ‌اخترها چه ارتباطی به ستارگان نوترونی دارد؟

ستاره اولیه‌ای که به یک ستاره نوترونی تبدیل شده، در حال چرخش بوده و همزمان با تراکم و کوچکتر شدن‌های پی‌درپی، بر سرعت چرخش آن افزوده می‌شود، به حدی که در مرحله نوترونی شدن، حتی تا هزار بار در ثانیه خواهد چرخید (فوق العاده است!).

علاوه بر این به علت تراکم بسیار زیادی که پیداکرده است شدت میدان مغناطیسی آن هم هزاران برابر افزایش یافته است. از طرفی الکترون‌های بی‌شماری که در اطراف و قسمت‌های خارجی ستاره قراردارند در برهمکنش با این میدان مغناطیسی قوی، تشعشعاتِ پرانرژی تابش می‌کنند که با شدت زیاد از دو قطبِ ستاره به بیرون تابیده می‌شوند. این تابش‌ها در همه طول موج‌های طیف الکترومغناطیس خواهد بود.

حال اگر هنگام چرخش ستاره، امتداد تابش این پرتوها در جهت دید ما برروی زمین باشد، باعث می شود که ما آن را به صورت یک ستاره تپنده مشاهده کنیم که به سرعت روشن و خاموش می شود. در واقع ترکیب این تابش‌های قوی که فقط از دو قطب ستاره خارج می‌شود با چرخش سریع ستاره سبب می‌شود تا ستارگان نوترونیِ چرخان را به صورت چراغ‌های چشمک زنی همانند فانوس‌های دریایی رصد کنیم. این ستارگان تپنده دوره تناوب‌های بسیار کوتاهی در محدوده صدم و هزارم ثانیه دارند. به این اجرام تپ‌اختر (Pulsar) گفته می‌شود.

تپ اختر

تپ اختر

آن چیزی هم که اکنون در قلب سحابی خرچنگ مشاهده می‌کنیم و با دوره تناوب ۰/۰۳۳ ثانیه درحال تپش است یکی از شناخته‌شده‌ترین تپ‌اخترهای آسمان است.

البته به مرور زمان براثر از دست دادن انرژی چرخشی خود، سرعت دوران آن‌ها کاهش یافته و دوره تناوب آن‌ها بزرگتر خواهد شد. یکی از موارد جالب تپ اختر sxp1062 است در ابر کوچک ماژلانی که دوره تناوب بسیار بزرگی دارد! در مقاله «تپ اختر تنبل!» بیشتر با آن آشنا شوید.

نویسنده:

محمد همایونی

در صورت تمایل می‌توانید فایل پی دی اف این مقاله را از لینک زیر دانلود کنید:

[button color=”blue” size=”medium” link=”http://setareshenas.com/wp-content/uploads/2016/12/Neutron-stars-Pulsers.pdf” icon=”” target=”true”]دانلود کنید[/button]