مقبره های کیهانی

تمام دانش ستاره شناسی از زمانیکه گالیله اولین مشاهداتش را با تلسکوپ انجام داد تا دهه 1930  و پیشرفتهایی که بدست آمد، توسط تلسکوپهای نوری محقق شده بود. با وجود این مطلب، بخش اعظم چهره جهان از دید ما مخفی بود.

در اواخر دهه 1940، اوایل دهه 1945 پیشرفت در دانش جدید رادیواخترشناسی(Radioastronomy) پنجره جدیدی را به جهان باز کرد. برای اولین بار انسانها قادر بودند که جهان نامرئی را مطالعه کنند. کشف اجرام جدید، هنگامی که اغلب در نور مرئی قابل رؤیت نیستند، و پیدا کردن آنچه که ستاره های عادی به نظر می رسند، بجای اجرام بسیار دور در جهان که کوازار یا اختر نما نامیده شدند، نتایج این روش جدید رصد آسمان بود.

کشف امواج زمینه ی کیهانی، به وسیله یک تلسکوپ رادیویی، از بزرگترین کشفیات قرن گذشته و یا هر قرنی است. این امواج باقیمانده ی بزرگترین انفجار عالم، یا همان انفجار بزرگ (Big Bang) می باشد.

 

ستارگان نوترونی و تابش تپهای رادویی

امواج رادیویی توسط اتم هیدروژن با طول موج cm 21 ساطع می شود. منجمان رادویی با مطالعه امواج  cm 21، توده های کهکشانی را اندازه گیری و به مطالعه ساختار جهان کمک می کنند. تمام این کشفیات شگفت آور می تواند موضوع کتاب دیگری باشد. در اینجا من فقط اشاره می کنم که سحابی خرچنگ یکی از درخشنده ترین منابع رادیویی در آسمان است.

در اواخر 1967 ژاکلین بل که یکی از دانشجویان آنتونی هویش در کمبریج انگلستان بود، مشغول به کار شد. او اشیائی جدید و استثنایی را با استفاده از یک رادیو تلسکوپ با ساختمانی مخصوص برای مطالعه خواص اخترنماهای دور دست کشف کرد. وی تشخیص داد تپهایی (پالس) رادیویی  از یک جهت خاص در آسمان به سوی ما می آیند.

وی به زودی دریافت که این تپ های رادیویی منظم، نمی توانند علامتهایی از تمدنهای احتمالی در دوردست باشند. این موضوع البته بجای اینکه باعث ناامیدی آنها باشد، سبب ایجاد ارتباط با بعضی پدیده های ناشناخته طبیعی شد که به زودی تپ اختر نام گرفتند.

کار تحقیقاتی به سرعت به این نتیجه منتهی شد که تپ اخترها، همان ستارهای نوترونی هستند. اشیایی که بیشتر مناسب داستانهای علمی هستند. یک ستاره نوترونی مواد را تا حد زیادی فشرده می کند و موجب چگال شدن آنها می شود، درست مانند هسته اتمها. اگر ما زمین را فشرده کنیم تا به این چگالی برسیم اندازه آن متناسب با یک استادیوم فوتبال می شود. یا مثلا تصور کنید، اگر جمعیت میلیاردی زمین را در یک قوطی کنسرو ساردین فشرده کنیم، وزن آن همان مقداری می شود که اگر آن قوطی را با مواد یک ستاره نوترونی پر نمایید. در نتیجه مواد یک ستاره ی نوترونی بسیار بسیار فشرده است.

این اتفاق در هسته ی فشرده ی یک ستاره که به مرحله ی ابرنواختر رسیده است، می تواند بیافتد.ستارهای نوترونی کوچک است و  حدود 16 کیلومتر قطر، اما جرمی به اندازه ی خورشید دارد! جرم خورشید تقریباً 000/330 برابر جرم زمین است. پس یک ستاره ی نوترونی مثل این است که 330000 تا زمین را در کره ای به قطر 16 کیلومتر فشرده کنیم!

ستاره نوترونی گردش سریعی دارد که بخاطر جمع شدن چرخش هسته این ستاره است. و شبیه رفتار کسی است که بر روی یخ اسکی می کند و چرخشش هنگامی که بازوانش را جمع می کند بسیار سریعتر می شود.

در سال 1968 هنگامی که تپ اختری با سرعتی حیرت آور نزدیک به 30 بار در ثانیه، در اعماق سحابی خرچنگ کشف شد، منجمین مطمئن شدند که تپ اخترها از بقایای ابرنواخترها متولد می شوند. این تپ اختر به دشواری در اعماق سحابی شناسایی شد که نشان می داد باید در مرکز انفجار بوده باشد.

 

تپها چگونه تولید می شوند؟

این کشف  رابطه ی بین ابرنواخترها و ستاره های نوترونی را آشکار ساخت. از سال 1968 تا به الان بیشتر از 1000 تپ اختر کشف شده اند. این تپ اختر ها شبیه فانوسهای دریایی هستند که در اعماق عالم، مقبره های انفجارهای باستانی را نشان می دهند.

در حقیقت تپ اخترها چشمک نمی زند. بلکه اینها کره های چرخنده ی بزرگی هستند که از دونقطه روی سطحشان، پرتوهای رادیویی ساطع می کنند. این دو جهت تابش، در راستای محور میدان مغناطیسی آنهاست و با شتاب گرفتن الکترونها در میدان مغناطیسی اش تابش می کنند. اگر کره ی زمین روی صفحه ی چرخش این دو نقطه روی ستاره نوترونی، باشد، می توانیم تپهای ارسالی از آن را ببینیم.

به دلیل تلاقی نکردن محور چرخش تپ اخترها با محور مغناطیسی شان این پرتوها در هر چرخش ستاره ای دور تا دور آسمان را جاروب می کنند و بیشتر شبیه پرتوهای یک فانوس دریایی هستند.

یک ناظر زمینی هر بار که یک پرتو از پرتوهای تپ اخترها به زمین برخورد می کند، تپ کوتاهی از آن امواج رادیویی را دریافت می کند. این پدیده آنقدر منظم است که ستاره شناسان قادر به تخمین زمان تپ بعدی با دقتی بهتر از یک هزارم ثانیه درسال هستند. یعنی دقیقا می دانند که در کدام لحظه از سال آینده تپ چندم را می توانیم ببینیم. مقداری از ذخیره ی عظیم انرژی چرخشی ستاره ی نوترونی، تحت یک فرآیند (که هنوز ناشناخته است) به تپ های رادیویی تبدیل می شود و به این ترتیب سرعت چرخش ستاره ی نوترونی آهسته می شود. همچنان که تپ اختر انرژی چرخشی خود را ساطع می کند، دوره ی زمانی پالسهای آنها به تدریج افزایش می یابد و انرژی تابشی آن کاهش می یابد تا سرانجام بعد از 10 میلیون سال از آسمان رادیویی ناپدید می گردد.

جایزه نوبل فیزیک در سال 1974 به آنتونی هویش (1924-) به خاطر نقش وی در کشف تپ اختر اهدا شد. وی این جایزه را به طور مشترک با مارتین ریل (1984-1918 ) به خاطر پیشرو بودن در تحقیقات رادیواخترفیزیک، از آن خود کرد.

 

ترجمه: گروه نجوم مشاوران آموزش وا.م.گمینی

ارسال:امیرحسین ستوده بیدختی

منبع:D.R.Altschuler, Children of the stars, 2002, pp 34-36