در مطالب گذشته وبلاگ فرادرس در مورد مفاهیم مربوط به سیاهچاله‌ها و هم‌چنین تبخیر آن‌ها بحث شد. همان‌‌طور که بیان کردیم، سیاهچاله‌ها در نتیجه مرگ یک ستاره نوترونی ایجاد می‌شوند. اما شاید این سوال را در ذهن داشته باشید که خود ستاره نوترونی چیست؟ از این رو در این مطلب قصد داریم تا آن‌ها را معرفی کرده و نحوه کشف‌شان را توضیح دهیم.

Neutrons-star
یک سامانه دوتایی از ستاره نوترونی

ستاره نوترونی چیست؟

به دسته‌ای از ستاره‌ها با چگالی بالا و میدان گرانشی بسیار قوی، ستاره نوترونی گفته می‌شود. کلمه نوترون بیان‌کننده جنس این ستاره است. در حقیقت این ستاره‌ها از نوترون ساخته شده‌اند. به‌منظور درک میزان چگال بودن این ستاره‌ها، تصور کنید که جرمی به اندازه دو برابر خورشید در کره‌ای به قطر تهران قرار داشته باشد! جالب است بدانید که قطر خورشید در حدود ۱۰۹ برابر قطر زمین است. محاسبات نشان می‌دهند که چگالی یک ستاره نوترونی در حدود ۱۰۱۴ برابر چگالی آب است.

در اجلاس فیزیکداندان آمریکا که در سال ۱۹۳۳ برگزار شد، «والتر باده» (Walter Baade) و «فریتس تسوئیکی» (Fritz Zwicky) از وجود ستاره‌هایی با چگالی بالا خبر دادند. این نظریه تنها ۲ سال پس از کشف نوترون توسط جیمز چادویک در سال ۱۹۳۱ ارائه شد. باده و تسوئیکی در جست و جوی منشا انفجار اَبَرنواختر‌ها به این نتیجه رسیدند که در نتیجه انفجار یک ابرنواختر، ستاره‌های معمولی به ستاره‌هایی بسیار متمرکز تبدیل می‌شوند که از نوترون تشکیل شده‌اند. این دو دانشمند به‌درستی تشخیص دادند که ابرنواخترها پس از انفجار، ستاره‌ای پرجرم از خود باقی می‌گذارند.

اَبَرنواختر در حقیقت انفجار ستاره‌ای محسوب می‌شود که در هنگام مرگش رخ می‌دهد. پس از فروپاشی یک ستاره پرجرم، اجرامی سنگین‌تر و البته عجیب‌تر بوجود می‌آیند. در مطلبی در آینده به طور اختصاصی مفهوم ابرنواختر را توضیح خواهیم داد. شناسایی و عکس‌برداری از یک ابرنواختر بسیار مشکل است.

Neutrons-star
تصویری از ذات الکرسی (Cassiopeia A) که جوان‌ترین ابرنواختر در کهکشان راه شیری محسوب می‌شود.

برای اولین بار در سال ۱۹۶۷، «فرانکو پاچینی» (Franco Pacini)، ستاره‌شناس ایتالیایی نشان داد که با توجه به جرم بالا و داشتن میدان مغناطیسی، یک ستاره نوترونی با چرخشش باید امواج الکترومغناطیسی تابش کند. بدون اطلاع از نظریه پاچینی، «آنتونی هویش» (Antony Hewish) و دستیارش سیگنال‌هایی رادیویی را شناسایی کردند که امروزه مشخص شده که از ستاره‌های نوترونی با سرعت چرخش بالا تابش شده‌اند. این ستاره‌های نوترونی را «تپ‌اختر» (Plusar) می‌نامند.

تعداد و فاصله ستاره‌های نوترونی

در حال حاظر حدود ۲۰۰۰ ستاره نوترونی در کهکشان راه شیری شناسایی شده است. اکثر ستاره‌‌های نوترونی در ناحیه دیسکی شکل کهکشان راه شیری قرار گرفته‌اند. برخی از نزدیک‌ترین ستاره‌های نوترونی، $$ RX J1856.5−3754 $$ و $$ PSR J0108−1431 $$ هستند. ستاره اول در حدود ۴۰۰ سال نوری و ستاره دوم در فاصله ۴۲۴ سال نوری از زمین قرار گرفته‌اند.

$$RX J1856.5-3754$$ عضوی از گروهی از ستاره‌های نوترونی محسوب می‌شود که به آن‌ها هفت شگفت انگیز می‌گویند. ستاره نوترونی دیگری که -به نسبت- نزدیک به زمین قرار دارد، ستاره نوترونی Ursa Minor نامیده می‌شود که به نام کاشفان کانادایی و آمریکایی آن نامگذاری شده است.

Neutron-star
تصویر تهیه شده از RX J1856.5−3754 که با استفاده از اشعه ایکس گرفته شده است.

تپ‌اخترها

ستاره‌هایی نوترونی وجود دارند که اطراف آن‌ها جت‌هایی با سرعت بالا وجود دارد. سرعت بعضی از این جت‌ها به سرعت نور نیز می‌رسد. در مواردی از این جت‌ها به‌منظور شناسایی خود ستاره نیز بهره گرفته می‌شود. این ستاره‌ها همان ‌تپ‌اختر‌ها هستند. واژه تپ این مفهوم را منتقل می‌کند که ستاره با فرکانس مشخصی موجی الکترومغناطیسی را تابش می‌کند (منظور از فرکانس، موج نیست، بلکه تابش شدن خود موج است). فرکانس دریافت شده از ستاره، نشان‌دهنده سرعت چرخش آن است. معمولا تپ‌اختر‌ها در یک ثانیه، عددی بین ۰.۱ تا ۶۰ موج الکترومغناطیسی را منتشر می‌کنند. البته همین عدد برای ستاره‌های سریع‌تر به ۷۰۰ نیز می‌رسد. در حقیقت اگر شما روی چنین ستاره‌ای در منظو‌مه شمسی زندگی می‌کردید، در هر ثانیه ۷۰۰ بار روز و شب را تجربه می‌کردید!

Neutrons-star
تصویری از «تپ‌اختر بادبان» (Vela Pulsar)

اولین تپ‌اختر در نوامبر ۱۹۶۷ توسط «ژوسلین بل بورنل» و «آنتونی هویش» کشف شد. آن‌ها سیگنال‌هایی را با فاصله زمانی منظم ۱.۳۳ ثانیه دریافت کردند که از نقطه‌ای ثابت از فضا منتشر می‌شد. گزینه‌های فضایی یا ستاره‌ها با توجه به دوره کوتاه سیگنال‌ها کنار می‌رفتند. هم‌چنین با توجه به این‌که دوره تناوب سیگنال از مرتبه نجومی بود، منابع انسانی نیز به‌منظور توجیه این سیگنال‌ها کنار رفتند. زمانی که با استفاده از تلسکوپی دیگر این سیگنال‌ها تایید شدند، بورنل مطمئن شد که هیچ ابزار زمینی منشا این سینگال نیست. او به همکارش گفت که قطعا منشا این سیگنال‌ها تمدنی دیگر نیست ولی از طرفی به‌نظر می‌رسید راهی به‌منظور اثبات طبیعی بودن این سیگنال‌ها نیز وجود نداشت تا این‌که آن‌ها سیگنالی مشابه را در نقطه‌ای دیگر از فضا نیز یافتند. بعد‌ها و توسط دو دانشمند دیگر معلوم شد که این امواج مربوط به یک ستاره نوترونی بودند.

این اجرام آسمانی کماکان بسیار مرموز و ناشناخته هستند. جالب است بدانید بسیاری از عناصر موجود همچون طلا، پلاتینیوم و یا دیگر عناصر سنگین، حاصل برخورد ستاره‌های نوترونی با یکدیگر هستند. این اطلاعات در سال ۲۰۱۷ و در نتیجه دریافت سیگنال‌های ناشی از برخورد دو ستاره نوترونی بدست آمده است. نکته دیگری که بد نیست بدانید اینکه، منشا ایجاد عناصر سنگین تا قبل از انجام این تحقیقات، ناشناخته بوده است. «توماس جانکا» ($$ Tho m as \ J a n ka $$)، مدیر ارشد این تحقیقات، سال ۲۰۱۷ بیان کرد که برخورد دو ستاره نوترونی انرژی بسیار زیادی را آزاد کرده و احتمالا می‌تواند منشا تشکیل عناصر سنگین در عالم بوده باشد.

در صورتی که مطلب بالا برای شما مفید بوده است، آموزش‌های زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

^^

مجید عوض زاده (+)

«مجید عوض‌زاده»، فارغ‌ التحصیل مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی مکانیک از دانشگاه تهران است. فیزیک، ریاضیات و مهندسی مکانیک از جمله مباحث مورد علاقه او هستند که در رابطه با آن‌ها تولید محتوا می‌کند.

بر اساس رای 25 نفر

آیا این مطلب برای شما مفید بود؟

نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *