ستاره شناسان از زمان های بسیار قدیم آسمان ها را مطالعه کرده اند. با این حال، تنها با یک جهش قابل توجه در توسعه فناوری، دانشمندان توانستند اشیایی را کشف کنند که نسل های قبلی ستاره شناسان حتی تصورش را هم نمی کردند. یکی از آنها کوازارها و تپ اخترها بودند.

با وجود فواصل بسیار زیاد تا این اشیاء، دانشمندان توانستند برخی از خواص آنها را مطالعه کنند. اما با وجود این، آنها هنوز بسیاری از اسرار حل نشده را پنهان می کنند.

تپ اخترها و کوازارها چیست؟

یک تپ اختر، همانطور که مشخص است، یک ستاره نوترونی است. کاشفان آن E. Hewish و دانشجوی فارغ التحصیل او D. Bell بودند. آنها قادر به تشخیص پالس ها بودند، که جریان های تابشی با جهت باریکی هستند که در فواصل زمانی مشخص قابل مشاهده می شوند، زیرا این اثر به دلیل چرخش ستارگان نوترونی رخ می دهد.

چگالی قابل توجهی از میدان مغناطیسی ستاره و چگالی خود در طول فشرده سازی آن رخ می دهد. می تواند به اندازه چند ده کیلومتر کوچک شود و در چنین لحظاتی چرخش با سرعت فوق العاده بالایی رخ می دهد. این سرعت در برخی موارد به هزارم ثانیه می رسد. این جایی است که امواج الکترومغناطیسی تابش شده از آن می آیند.

کوازارها و تپ اخترها را می توان غیرمعمول ترین و مرموزترین اکتشافات در نجوم نامید. سطح یک ستاره نوترونی (تپ اختر) فشار کمتری نسبت به مرکز آن دارد، به همین دلیل نوترون ها به الکترون و پروتون تجزیه می شوند. به دلیل وجود میدان مغناطیسی قدرتمند، الکترون ها به سرعت های باورنکردنی شتاب می گیرند. گاهی این سرعت به سرعت نور می رسد و در نتیجه الکترون ها از قطب های مغناطیسی ستاره پرتاب می شوند. دو پرتو باریک از امواج الکترومغناطیسی - این دقیقاً همان چیزی است که حرکت ذرات باردار به نظر می رسد. یعنی الکترون ها در جهت جهت خود تابش ساطع می کنند.

در ادامه فهرست پدیده‌های غیرعادی مرتبط با ستارگان نوترونی، باید به لایه بیرونی آنها توجه کنیم. در این کره فضاهایی وجود دارد که به دلیل چگالی ناکافی ماده نمی توان هسته آنها را از بین برد. پیامد این امر، پوشاندن متراکم ترین پوسته به دلیل تشکیل یک ساختار کریستالی است. در نتیجه کشش جمع می شود و در نقطه ای مشخص این سطح متراکم شروع به ترک خوردن می کند. دانشمندان نام مستعار این پدیده را "ستاره لرزه" گذاشتند.

تپ اخترها و کوازارها کاملاً ناشناخته باقی می مانند. اما اگر تحقیقات شگفت انگیز در مورد تپ اخترها یا به اصطلاح به ما گفت. در حالی که ستاره های نوترونی حاوی چیزهای جدید زیادی هستند، اختروش ها ستاره شناسان را در تعلیق ناشناخته نگه می دارند.

جهان برای اولین بار در سال 1960 در مورد کوازارها یاد گرفت. این اکتشاف بیان کرد که این اجرام با ابعاد زاویه ای کوچک هستند که با درخشندگی بالا مشخص می شوند و با توجه به کلاس آنها به اجرام خارج از کهکشانی تعلق دارند. از آنجایی که اندازه زاویه ای نسبتاً کوچکی دارند، برای سال ها اعتقاد بر این بود که آنها فقط ستاره هستند.

تعداد دقیق اختروش های کشف شده مشخص نیست، اما در سال 2005، مطالعاتی انجام شد که در آن 195 هزار اختروش وجود داشت. تاکنون هیچ توضیحی در مورد آنها در دسترس نیست. فرضیات زیادی وجود دارد، اما هیچ کدام از آنها مدرکی ندارند.

اخترشناسان فقط دریافته اند که در یک بازه زمانی کمتر از 24 ساعت، روشنایی آنها تغییرپذیری کافی را نشان می دهد. بر اساس این داده ها، می توان به اندازه نسبتاً کوچک ناحیه تابشی آنها اشاره کرد که با اندازه منظومه شمسی قابل مقایسه است. اختروش های یافت شده در فواصل تا 10 میلیارد سال نوری وجود دارند. ما به دلیل درخشندگی بالای آنها توانستیم آنها را ببینیم.

نزدیکترین چنین جرمی به سیاره ما تقریباً 2 میلیارد سال نوری از ما فاصله دارد. شاید تحقیقات آینده و جدیدترین فناوری های به کار رفته در آنها دانش جدیدی را در مورد لکه های سفید فضای بیرونی به بشریت ارائه دهد.

- اینها منابع کیهانی پرتوهای رادیویی، نوری، اشعه ایکس و/یا گاما هستند که به شکل انفجارهای دوره ای (پالس) به زمین می آیند.

بنابراین، با توجه به نوع تابش، آنها را به تپ اخترهای رادیویی، تپ اخترهای نوری، تپ اخترهای اشعه ایکس و/یا گاما تقسیم می کنند. ماهیت تشعشعات تپ اختر هنوز به طور کامل فاش نشده است و مکانیسم هایی که توسط آنها انرژی ساطع می کنند به صورت نظری مورد مطالعه قرار می گیرند. امروزه دیدگاه غالب این است که تپ اخترها ستاره های نوترونی در حال چرخش با میدان مغناطیسی قوی هستند.

کشف تپ اخترها

این اتفاق در سال 1967 رخ داد. ستاره شناس انگلیسی رادیویی E. Hewish و همکارانش پالس های رادیویی کوتاهی را کشف کردند که گویی از یک مکان خالی در فضا می آمدند و به طور پایدار با یک دوره زمانی حداقل یک ثانیه تکرار می شدند. در ابتدا، نتایج مشاهدات این پدیده مخفی نگه داشته شد، زیرا می توان فرض کرد که این پالس های رادیویی منشأ مصنوعی دارند - شاید اینها سیگنال هایی از برخی تمدن های فرازمینی هستند؟ اما هیچ منبع تابشی که تحت حرکت مداری قرار داشته باشد یافت نشد، اما گروه Hewish 3 منبع دیگر از سیگنال های مشابه را پیدا کردند. بنابراین، امید به سیگنال های یک تمدن فرازمینی ناپدید شد و در فوریه 1968، پیامی در مورد کشف منابع رادیویی فرازمینی با ماهیت ناشناخته با فرکانس بسیار پایدار در حال تغییر ظاهر شد.

این پیام باعث ایجاد حس واقعی شد و در سال 1974 هیویش جایزه نوبل را برای این کشف دریافت کرد. این تپ اختر PSR J1921+2153 نام دارد. در حال حاضر، حدود 2 هزار تپ اختر رادیویی شناخته شده است.

تپ اختر رادیویی چیست؟

اخترفیزیکدانان به یک اجماع کلی رسیده اند که تپ اختر رادیویی است ستاره نوترونیجریانهای باریکی از گسیل رادیویی را منتشر می کند و در نتیجه چرخش ستاره نوترونی، جریان در فواصل منظم وارد میدان دید ناظر خارجی می شود - اینگونه است که پالس های تپ اختر شکل می گیرند. بیشتر ستاره شناسان بر این باورند که تپ اخترها ستارگان نوترونی کوچکی با قطر چند کیلومتر هستند که با دوره های کسری از ثانیه می چرخند. حتی گاهی اوقات به آنها "ستاره چرخان" نیز می گویند. با توجه به میدان مغناطیسی، تابش تپ اختر شبیه پرتو نورافکن است: هنگامی که به دلیل چرخش ستاره نوترونی، پرتو به آنتن تلسکوپ رادیویی برخورد می کند، انفجار تابش قابل مشاهده است. سیگنال‌های تپ‌اختر در فرکانس‌های رادیویی مختلف از طریق پلاسمای بین‌ستاره‌ای با سرعت‌های متفاوتی عبور می‌کنند. بر اساس تأخیر متقابل سیگنال ها، فاصله تا تپ اختر مشخص می شود و مکان آنها در کهکشان مشخص می شود. توزیع تپ اخترها تقریباً با توزیع بقایای ابرنواختر مطابقت دارد.

تپ اخترهای اشعه ایکس

یک تپ اختر اشعه ایکس است بستن سیستم باینری، که یکی از اجزای آن است ستاره نوترونی، و دوم - ستاره معمولی، در نتیجه ماده از یک ستاره معمولی به یک ستاره نوترونی جریان می یابد. ستاره های نوترونی- اینها ستاره هایی با اندازه های بسیار کوچک (قطر 20-30 کیلومتر) و چگالی بسیار بالا هستند که از چگالی هسته اتم بیشتر است. ستاره شناسان بر این باورند که ستاره های نوترونی در نتیجه انفجارهای ابرنواختری ظاهر می شوند. هنگامی که یک ابرنواختر منفجر می شود، هسته یک ستاره معمولی به سرعت فرو می ریزد و سپس به یک ستاره نوترونی تبدیل می شود. در طول فشرده سازی، به دلیل قانون بقای تکانه زاویه ای و همچنین حفظ شار مغناطیسی، افزایش شدید سرعت چرخش و میدان مغناطیسی ستاره رخ می دهد. بنابراین، این دو ویژگی برای یک تپ اختر اشعه ایکس مهم هستند: سرعت چرخش سریع و میدان مغناطیسی بسیار بالا.برخورد ماده با سطح جامد یک ستاره نوترونی بسیار داغ می شود و شروع به ساطع اشعه ایکس می کند. خویشاوندان نزدیک تپ اخترهای اشعه ایکس هستند قطب ها و قطب های میانی. تفاوت بین تپ اخترها و قطب ها در این است که تپ اختر یک ستاره نوترونی است، در حالی که یک قطب یک کوتوله سفید است. بر این اساس میدان مغناطیسی و سرعت چرخش کمتری دارند.

تپ اخترهای نوری

در ژانویه 1969، منطقه تپ اختر در سحابی خرچنگ توسط یک تلسکوپ نوری با تجهیزات فوتوالکتریک که قادر به تشخیص نوسانات سریع در روشنایی بود، مورد بررسی قرار گرفت. وجود یک جسم نوری با نوسانات روشنایی با دوره تپ اختر رادیویی در این سحابی مورد توجه قرار گرفت. معلوم شد که این جسم یک ستاره با قدر 16 در مرکز سحابی است. دارای نوعی طیف ناخوانا بدون خطوط طیفی بود. V. Baade هنگام کاوش در سحابی خرچنگ در سال 1942 به آن به عنوان یک باقیمانده ابرنواختر ستاره ای احتمالی اشاره کرد و I.S. اشکلوفسکی در سال‌های بعد پیشنهاد کرد که منبعی از ذرات نسبیتی و فوتون‌های پرانرژی است. اما همه اینها فقط یک فرض بود. و سپس ستاره معلوم شد تپ اختر نوری، دارای دوره و بین تپ اختر مشابه یک تپ اختر رادیویی است و از نظر فیزیکی باید یک ستاره نوترونی باشد که مصرف انرژی آن برای حفظ درخشش و انواع تشعشعات سحابی خرچنگ کافی باشد. پس از کشف تپ اختر نوری، جستجو در بقایای دیگر ابرنواخترها، به ویژه در آنهایی که قبلا تپ اخترهای رادیویی پیدا شده بودند، انجام شد. اما تنها در سال 1977، اخترشناسان استرالیایی با استفاده از تجهیزات ویژه، موفق شدند تپش را در محدوده نوری یک ستاره با قدر 25 کم نور در باقیمانده ابرنواختر Vela X شناسایی کنند. سومین تپ اختر نوری در سال 1982 در صورت فلکی Vulpecula با گسیل رادیویی پیدا شد. . هیچ بقایای ابرنواختری یافت نشد.

تپ اختر نوری چیست؟اجزای مرکزی خطوط طیفی SS 433 حرکاتی را با دوره 13 روزه و تغییرات سرعت از 73- به 73+ کیلومتر بر ثانیه نشان می دهند. ظاهراً در اینجا یک سیستم باینری نزدیک نیز وجود دارد که از یک غول داغ کلاس O یا B قابل مشاهده نوری و یک جزء پرتو ایکس به لحاظ نوری نامرئی تشکیل شده است. این ابرغول دارای جرم بیش از ده خورشیدی است که تا مرزهای شدید منطقه گرانشی خود متورم شده است و دیسک اطراف جزء پرتو ایکس را در امتداد استوا با گاز خود پر می کند. صفحه دیسک بر محور چرخش جسم فشرده که جزء اشعه ایکس است عمود است و در صفحه مداری سیستم دوتایی قرار ندارد. بنابراین، دیسک و هر دو جت گاز مانند یک بالای چرخان مورب رفتار می کنند، و محور چرخش آنها پیشروی می کند (یک مخروط را توصیف می کند)، که یک چرخش در 164 روز انجام می دهد (این یک پدیده شناخته شده تقدم اجسام در حال چرخش است). جزء اشعه ایکس که گاز دیسک را می خورد و فواره ها را به بیرون می فرستد می تواند یک ستاره نوترونی باشد.

آنها یکی از قدرتمندترین منابع کیهانی تشعشعات گاما هستند. اخترفیزیکدانان مشتاق هستند تا دریابند چگونه این ستارگان نوترونی موفق می شوند تا این اندازه در محدوده پرتو گاما بدرخشند. قبل از پرتاب تلسکوپ فرمی، تنها حدود دوازده تپ اختر پرتو گاما شناخته شده بود، در حالی که تعداد کل تپ اخترها تقریباً 1800 بود. اکنون رصدخانه جدید شروع به کشف تپ اخترهای پرتو گاما کرده است. دانشمندان امیدوارند که کار او اطلاعات ارزشمند زیادی را ارائه دهد که به درک بهتر ماهیت تپ اخترهای گاما و دیگر مولدهای کیهانی پرتوهای گاما کمک کند.

در سال 2012، اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ مداری پرتو گاما فرمی سریع‌ترین تپ‌اختر پرتو گاما را تا به امروز در صورت فلکی قنطورس کشف کردند که هر 2.5 میلی‌ثانیه یک دور می‌چرخد و بقایای یک ستاره همراه به اندازه مشتری را می‌بلعد. ( تابش گاما (اشعه گاما, اشعه γ) - نوعی تابش الکترومغناطیسی با طول موج بسیار کوتاه -< 5·10 −3 нм и, вследствие этого, ярко выраженными корпускулярными и слабо выраженными волновыми свойствами. На картинке гамма-излучение показано фиолетовым цветом.

بیایید خلاصه کنیم ...

ستاره های نوترونی- اشیاء شگفت انگیز آنها اخیرا با علاقه خاصی مشاهده شده اند، زیرا ... این معما نه تنها با ساختار آنها، بلکه به دلیل چگالی عظیم و میدان های مغناطیسی و گرانشی قوی آنها مطرح می شود. ماده در آنجا در حالت خاصی قرار دارد که یادآور یک هسته عظیم اتمی است و این شرایط را نمی توان در آزمایشگاه های زمینی بازتولید کرد.
تپ اختر به سادگی یک بالای مغناطیسی بزرگ است که حول محوری می چرخد ​​که با محور آهنربا منطبق نیست.. اگر چیزی روی آن نمی افتاد و چیزی از خود ساطع نمی کرد، آنگاه گسیل رادیویی آن فرکانس چرخشی داشت و ما هرگز آن را روی زمین نمی شنویم. اما واقعیت این است که این قله دارای جرم عظیم و دمای سطح بالایی است و میدان مغناطیسی دوار میدان الکتریکی با شدت بسیار زیادی ایجاد می‌کند که می‌تواند پروتون‌ها و الکترون‌ها را تقریباً به سرعت نور شتاب دهد. علاوه بر این، تمام این ذرات باردار که به دور تپ اختر می چرخند در میدان مغناطیسی عظیم آن به دام افتاده اند. و تنها در یک زاویه کوچک جامد در اطراف محور مغناطیسی آنها می توانند آزاد شوند (ستاره های نوترونی قوی ترین میدان های مغناطیسی در جهان را دارند که به 1010-1014 گاوس می رسد. مقایسه کنید: میدان زمین 1 گاوس است، میدان خورشیدی 10-50 گاوس است. ). این جریان های ذرات باردار هستند که منبع انتشار رادیویی هستند که تپ اخترها از آن کشف شدند که بعداً معلوم شد ستاره های نوترونی هستند. از آنجایی که محور مغناطیسی یک ستاره نوترونی لزوماً با محور چرخش آن منطبق نیست، هنگامی که ستاره می‌چرخد، جریانی از امواج رادیویی مانند پرتو یک چراغ چشمک زن در فضا منتشر می‌شود - فقط برای لحظه‌ای تاریکی اطراف را قطع می‌کند.

تپ اخترها در اواسط دهه 60 قرن بیستم کاملاً تصادفی کشف شدند. این اتفاق در هنگام رصد با استفاده از تلسکوپ رادیویی رخ داد که در اصل برای مطالعه منابع مختلف سوسوزن در اعماق ناشناخته فضا طراحی شده بود. این اشیاء فضایی چیست؟

کشف تپ اختر توسط محققان انگلیسی

گروهی از دانشمندان - جوسلین بل، آنتونی هویس و دیگران - تحقیقاتی را در دانشگاه کمبریج انجام دادند. این پالس ها با فرکانس 0.3 ثانیه وارد شدند و فرکانس آنها 81.5 مگاهرتز بود. در آن زمان، ستاره شناسان هنوز به این فکر نکرده بودند که تپ اختر واقعاً چیست و ماهیت آن چیست. اولین چیزی که آنها متوجه شدند فرکانس شگفت انگیز "پیام"هایی بود که کشف کردند. از این گذشته ، سوسو زدن معمولی در حالت آشفته رخ داد. در میان دانشمندان حتی این فرض وجود داشت که این سیگنال ها شواهدی از تمدنی فرازمینی است که تلاش می کند به بشریت برسد. برای تعیین آنها، نام LGM معرفی شد - این مخفف انگلیسی به معنای مردان سبز کوچک ("مردان سبز کوچک") بود. محققان شروع به تلاش جدی برای رمزگشایی "کد" مرموز کردند و برای این کار رمز شکنان برجسته را از سراسر سیاره جذب کردند. با این حال، تلاش آنها ناموفق بود.

در طول سه سال آینده، ستاره شناسان 3 منبع مشابه دیگر را کشف کردند. و سپس دانشمندان متوجه شدند که تپ اختر چیست. معلوم شد که این یکی دیگر از شی های جهان است که هیچ ارتباطی با تمدن های بیگانه ندارد. در آن زمان بود که تپ اخترها نام خود را گرفتند. برای کشف آنها، دانشمند آنتونی هیویش جایزه نوبل فیزیک را دریافت کرد.

ستارگان نوترونی چیست؟

اما علیرغم این واقعیت که این کشف مدتها پیش اتفاق افتاده است، بسیاری هنوز به پاسخ به این سوال "تپ اختر چیست" علاقه مند هستند. این تعجب آور نیست، زیرا همه نمی توانند به خود ببالند که نجوم در بالاترین سطح در مدرسه یا دانشگاه آنها تدریس شده است. ما به این سوال پاسخ می دهیم: تپ اختر یک ستاره نوترونی است که پس از وقوع یک انفجار ابرنواختری تشکیل می شود. و بنابراین ثبات ضربان، که زمانی شگفت‌انگیز بود، به راحتی قابل توضیح است - دلیل آن ثبات چرخش این ستاره‌های نوترونی است.

در نجوم، تپ اخترها با یک عدد چهار رقمی مشخص می شوند. علاوه بر این ، دو رقم اول نام ساعت ها و دو رقم بعدی - دقیقه را نشان می دهد که در آن صعود به سمت راست نبض رخ می دهد. و جلوی اعداد دو حرف لاتین قرار دارد که محل باز شدن را رمزگذاری می کند. اولین تپ اخترهای کشف شده CP 1919 (یا "تپ اختر کمبریج") نام داشت.

کوازارها

تپ اخترها و کوازارها چیست؟ ما قبلاً متوجه شده ایم که تپ اخترها قدرتمندترین منابع رادیویی هستند که تابش آنها در پالس های فردی با فرکانس خاص متمرکز است. کوازارها همچنین یکی از جالب ترین اجرام در کل کیهان هستند. آنها همچنین بسیار درخشان هستند - بیش از شدت تابش کلی کهکشان هایی که شبیه کهکشان راه شیری هستند. اختروش ها توسط ستاره شناسان به عنوان اجرام با جابجایی قرمز زیاد کشف شدند. بر اساس یکی از نظریه های رایج، اختروش ها کهکشان هایی هستند که در مرحله اولیه توسعه خود هستند که در داخل آنها وجود دارد.

درخشان ترین تپ اختر تاریخ

یکی از مشهورترین این اجرام در کیهان تپ اختر در سحابی خرچنگ است. این کشف نشان می دهد که تپ اختر یکی از شگفت انگیزترین اجرام در کل جهان است.

انفجار یک ستاره نوترونی در سحابی خرچنگ فعلی آنقدر قوی بود که حتی نمی تواند در تئوری اخترفیزیک مدرن جای بگیرد. در سال 1054 م ه. ستاره جدیدی در آسمان درخشید که امروز SN 1054 نامیده می شود. انفجار آن حتی در روز نیز مشاهده شد که در تواریخ تاریخی چین و کشورهای عربی گواهی شده است. جالب است که اروپا متوجه این انفجار نشد - پس از آن جامعه چنان در جریان دادرسی بین پاپ و نماینده او، کاردینال هامبرت قرار گرفت، که حتی یک دانشمند آن زمان این انفجار را در آثار خود ثبت نکرد. و چندین قرن بعد سحابی جدیدی در محل این انفجار کشف شد که بعدها به سحابی خرچنگ معروف شد. بنا به دلایلی شکل آن کاشفش، ویلیام پارسونز، را به یاد خرچنگ انداخت.

و در سال 1968، تپ اختر PSR B0531+21 برای اولین بار کشف شد، و این تپ اختر اولین تپ اختری بود که دانشمندان با بقایای ابرنواختر شناسایی کردند. منبع تپش، با قضاوت دقیق تر، خود ستاره نیست، بلکه به اصطلاح پلاسمای ثانویه است که در میدان مغناطیسی ستاره ای است که با سرعتی سرسام آور می چرخد. فرکانس چرخش تپ اختر سحابی خرچنگ 30 بار در ثانیه است.

کشفی که در چارچوب نظریه های مدرن نمی گنجد

اما این تپ اختر نه تنها به دلیل روشنایی و فرکانس آن شگفت آور است. PSR B0531+21 اخیراً کشف شد که پرتوهای رادیواکتیو را در محدوده ای بیش از 100 میلیارد ولت ساطع می کند. این عدد میلیون ها برابر بیشتر از تابش مورد استفاده در تجهیزات پزشکی است و همچنین ده برابر بیشتر از مقدار توصیف شده در نظریه مدرن پرتوهای گاما است. مارتین شرودر، ستاره شناس آمریکایی، این موضوع را اینگونه بیان می کند: «اگر همین دو سال پیش از هر اخترفیزیکدانی می پرسیدید که آیا این نوع تشعشع قابل تشخیص است یا خیر، یک «نه» قاطع دریافت می کردید. به سادگی چنین نظریه ای وجود ندارد که بتواند واقعیتی را که ما کشف کرده ایم، تطبیق دهد.»

تپ اخترها چیست و چگونه شکل گرفته اند: رمز و راز ستاره شناسی

به لطف مطالعات روی تپ اختر سحابی خرچنگ، دانشمندان ایده ای از ماهیت این اجرام فضایی مرموز دارند. اکنون می توانید کم و بیش به وضوح تصور کنید که تپ اختر چیست. وقوع آنها با این واقعیت توضیح داده می شود که در مرحله نهایی تکامل آنها، برخی از ستاره ها منفجر می شوند و با آتش بازی های عظیم چشمک می زنند - یک ابرنواختر متولد می شود. آنها با قدرت شعله ور شدنشان از ستاره های معمولی متمایز می شوند. در مجموع، حدود 100 شراره از این قبیل در سال در کهکشان ما رخ می دهد. تنها در چند روز، یک ابرنواختر درخشندگی خود را چندین میلیون برابر افزایش می دهد.

بدون استثنا، تمام سحابی ها و همچنین تپ اخترها در محل انفجار ابرنواخترها ظاهر می شوند. با این حال، تپ اخترها را نمی توان در تمام بقایای این نوع اجرام آسمانی مشاهده کرد. این نباید دوستداران نجوم را گیج کند - از این گذشته ، یک تپ اختر تنها در صورتی قابل مشاهده است که در یک زاویه چرخش خاص قرار داشته باشد. علاوه بر این، تپ اخترها به دلیل ماهیتشان، بیشتر از سحابی هایی که در آن شکل می گیرند، «زندگی» می کنند. دانشمندان هنوز نمی توانند به طور دقیق دلایلی را که باعث می شود یک ستاره سرد شده و به ظاهر مرده تبدیل به منبع انتشار رادیویی قدرتمند شود، تعیین کنند. با وجود فراوانی فرضیه ها، ستاره شناسان باید در آینده به این سوال پاسخ دهند.

تپ اختر با کوتاه ترین دوره چرخش

احتمالاً کسانی که به این فکر می کنند که تپ اختر چیست و آخرین اخبار اخترفیزیکدانان در مورد این اجرام آسمانی چیست، علاقه مند به دانستن تعداد کل ستارگان از این نوع کشف شده تا به امروز باشند. امروزه دانشمندان بیش از 1300 تپ اختر را می شناسند. علاوه بر این، تعداد زیادی - حدود 90٪ - از این ستاره ها در محدوده 0.1 تا 1 ثانیه تپش دارند. حتی تپ اخترهایی با دوره های کوتاه تر نیز وجود دارند - آنها میلی ثانیه نامیده می شوند. یکی از آنها توسط ستاره شناسان در سال 1982 در صورت فلکی Vulpecula کشف شد. دوره چرخش آن تنها 0.00155 ثانیه بود. یک نمایش شماتیک از یک تپ اختر شامل محور چرخش، میدان مغناطیسی و امواج رادیویی است.

چنین دوره های کوتاهی از چرخش تپ اخترها به عنوان استدلال اصلی به نفع این فرض بود که طبیعت آنها ستاره های نوترونی در حال چرخش هستند (تپ اختر مترادف عبارت "ستاره نوترونی" است). از این گذشته، یک جرم آسمانی با چنین دوره چرخشی باید بسیار متراکم باشد. تحقیقات روی این اشیاء هنوز ادامه دارد. دانشمندان با دانستن اینکه تپ اخترهای نوترونی چیست، در حقایق کشف شده قبلی متوقف نشدند. از این گذشته، این ستارگان واقعاً شگفت‌انگیز بودند - وجود آنها تنها در شرایطی ممکن بود که نیروهای گریز از مرکز که در نتیجه چرخش ایجاد می‌شوند کمتر از نیروهای گرانشی باشد که به ماده تپ‌اختر متصل می‌شود.

انواع مختلف ستارگان نوترونی

بعدها مشخص شد که تپ اخترهایی با دوره های چرخش میلی ثانیه ای جوان ترین نیستند، بلکه برعکس، یکی از قدیمی ترین ها هستند. و تپ اخترهای این دسته ضعیف ترین میدان مغناطیسی را داشتند.

همچنین نوعی ستاره نوترونی به نام تپ اخترهای پرتو ایکس وجود دارد. اینها اجرام آسمانی هستند که اشعه ایکس ساطع می کنند. آنها همچنین در دسته ستارگان نوترونی قرار می گیرند. با این حال، تپ اخترهای رادیویی و ستارگان ساطع اشعه ایکس متفاوت عمل می کنند و خواص متفاوتی دارند. اولین تپ اختر از این نوع در سال 1972 کشف شد

ماهیت تپ اخترها

هنگامی که محققان برای اولین بار شروع به مطالعه تپ اخترها کردند، به این نتیجه رسیدند که ستارگان نوترونی دارای ماهیت و چگالی مشابه هسته اتم هستند. این نتیجه گیری به این دلیل انجام شد که همه تپ اخترها با تشعشعات سخت مشخص می شوند - دقیقاً مشابه آنچه که با واکنش های هسته ای همراه است. با این حال، محاسبات بیشتر به اخترشناسان اجازه داد تا اظهارات متفاوتی را بیان کنند. یک نوع جرم کیهانی، یک تپ اختر، یک جرم آسمانی است که شبیه سیارات غول پیکر است (که در غیر این صورت "ستارگان فروسرخ" نامیده می شود).

>

یک تپ اختر (صورتی) در مرکز کهکشان M82 دیده می شود.

کاوش کنید تپ اخترها و ستاره های نوترونیکیهان: توضیحات و ویژگی ها با عکس ها و فیلم ها، ساختار، چرخش، چگالی، ترکیب، جرم، دما، جستجو.

تپ اختر

تپ اخترآنها اجسام فشرده کروی هستند که ابعاد آنها از مرزهای یک شهر بزرگ فراتر نمی رود. نکته شگفت انگیز این است که با چنین حجمی از نظر جرم از جرم خورشید فراتر می روند. آنها برای مطالعه حالت های شدید ماده، شناسایی سیارات فراتر از منظومه ما و اندازه گیری فواصل کیهانی استفاده می شوند. علاوه بر این، آنها به یافتن امواج گرانشی کمک کردند که نشان دهنده رویدادهای پرانرژی، مانند برخوردهای پرجرم است. اولین بار در سال 1967 کشف شد.

تپ اختر چیست؟

اگر به دنبال یک تپ اختر در آسمان بگردید، به نظر می رسد که یک ستاره چشمک زن معمولی است که ریتم خاصی را دنبال می کند. در واقع نور آنها سوسو نمی زند و نمی تپد و به صورت ستاره ظاهر نمی شوند.

تپ اختر دو پرتو باریک و پایدار از نور را در جهت مخالف تولید می کند. اثر سوسو زدن به دلیل چرخش آنها ایجاد می شود (اصل چراغ). در این لحظه پرتو به زمین برخورد می کند و سپس دوباره می چرخد. چرا این اتفاق می افتد؟ واقعیت این است که پرتو نور یک تپ اختر معمولاً با محور چرخش آن همسو نیست.

اگر چشمک زدن با چرخش ایجاد شود، سرعت پالس ها نشان دهنده سرعت چرخش تپ اختر است. در مجموع 2000 تپ اختر پیدا شد که بیشتر آنها یک بار در ثانیه می چرخند. اما تقریباً 200 شی وجود دارد که در یک زمان موفق به انجام صد انقلاب می شوند. سریعترین آنها را میلی ثانیه می نامند، زیرا تعداد دور آنها در ثانیه برابر با 700 است.

تپ اخترها را نمی توان ستارگان، دست کم "زنده" در نظر گرفت. در عوض، آنها ستاره های نوترونی هستند که پس از تمام شدن سوخت یک ستاره عظیم و فروپاشی شکل گرفته اند. در نتیجه، یک انفجار قوی ایجاد می شود - یک ابرنواختر، و مواد متراکم باقی مانده به یک ستاره نوترونی تبدیل می شود.

قطر تپ اخترها در کیهان به 20-24 کیلومتر می رسد و جرم آنها دو برابر خورشید است. برای اینکه ایده ای به شما بدهم، یک تکه از چنین جسمی به اندازه یک حبه قند 1 میلیارد تن وزن خواهد داشت. یعنی چیزی به وزن اورست در دست شما جا می شود! درست است، یک شی حتی متراکم تر وجود دارد - یک سیاهچاله. پرجرم ترین جرم به 2.04 خورشید می رسد.

تپ اخترها میدان مغناطیسی قوی دارند که 100 میلیون تا 1 کوادریلیون بار قوی تر از زمین است. برای اینکه یک ستاره نوترونی شروع به انتشار نوری مانند تپ اختر کند، باید نسبت مناسبی از قدرت میدان مغناطیسی و سرعت چرخش داشته باشد. این اتفاق می افتد که یک پرتو امواج رادیویی ممکن است از میدان دید یک تلسکوپ زمینی عبور نکند و نامرئی بماند.

تپ اخترهای رادیویی

اخترفیزیکدان آنتون بریوکوف در مورد فیزیک ستارگان نوترونی، کاهش سرعت چرخش و کشف امواج گرانشی:

چرا تپ اخترها می چرخند؟

کندی تپ اختر یک چرخش در ثانیه است. سریعترین آنها تا صدها دور در ثانیه شتاب دارند و میلی ثانیه نامیده می شوند. فرآیند چرخش به این دلیل رخ می دهد که ستارگانی که از آنها تشکیل شده اند نیز می چرخند. اما برای رسیدن به این سرعت، به یک منبع اضافی نیاز دارید.

محققان بر این باورند که تپ اخترهای میلی ثانیه ای با ربودن انرژی از همسایه ها شکل گرفته اند. ممکن است متوجه وجود یک ماده خارجی شوید که سرعت چرخش را افزایش می دهد. و این چیز خوبی برای همراه آسیب دیده نیست، که می تواند روزی به طور کامل توسط تپ اختر مصرف شود. چنین سیستم هایی را بیوه سیاه (به نام یک نوع خطرناک عنکبوت) می نامند.

تپ اخترها قادر به ساطع نور در چندین طول موج (از رادیو تا پرتوهای گاما) هستند. اما آنها چگونه این را انجام میدهند؟ دانشمندان هنوز نمی توانند پاسخ دقیقی پیدا کنند. اعتقاد بر این است که مکانیسم جداگانه ای مسئول هر طول موج است. پرتوهای بیکن مانند از امواج رادیویی ساخته شده اند. آنها روشن و باریک هستند و شبیه نور منسجم هستند، جایی که ذرات یک پرتو متمرکز را تشکیل می دهند.

هرچه سرعت چرخش بیشتر باشد، میدان مغناطیسی ضعیف تر است. اما سرعت چرخش برای آنها کافی است تا پرتوهایی به روشنی پرتوهای آهسته ساطع کنند.

در حین چرخش، میدان مغناطیسی یک میدان الکتریکی ایجاد می کند که می تواند ذرات باردار را به حالت متحرک (جریان الکتریکی) برساند. ناحیه بالای سطحی که میدان مغناطیسی در آن غالب است، مگنتوسفر نامیده می شود. در اینجا، ذرات باردار به دلیل میدان الکتریکی قوی به سرعت های فوق العاده بالایی شتاب می گیرند. هر بار که شتاب می گیرند، نور ساطع می کنند. در محدوده نوری و اشعه ایکس نمایش داده می شود.

در مورد اشعه گاما چطور؟ تحقیقات نشان می دهد که منبع آنها را باید در جای دیگری نزدیک تپ اختر جستجو کرد. و آنها شبیه یک طرفدار خواهند بود.

جستجوی تپ اخترها

تلسکوپ های رادیویی روش اصلی برای جستجوی تپ اخترها در فضا هستند. آنها در مقایسه با اجسام دیگر کوچک و کم رنگ هستند، بنابراین شما باید کل آسمان را اسکن کنید و به تدریج این اجسام در لنز قرار می گیرند. بیشتر آنها با استفاده از رصدخانه پارکز در استرالیا پیدا شدند. داده های جدید زیادی از آنتن آرایه کیلومتر مربعی (SKA) از سال 2018 در دسترس خواهد بود.

در سال 2008 تلسکوپ GLAST به فضا پرتاب شد که 2050 تپ اختر ساطع کننده اشعه گاما را پیدا کرد که 93 مورد آن میلی ثانیه بود. این تلسکوپ فوق العاده مفید است زیرا کل آسمان را اسکن می کند، در حالی که تلسکوپ های دیگر فقط مناطق کوچکی را در طول هواپیما برجسته می کنند.

یافتن طول موج های مختلف می تواند چالش برانگیز باشد. واقعیت این است که امواج رادیویی فوق العاده قدرتمند هستند، اما ممکن است به سادگی وارد عدسی تلسکوپ نشوند. اما تشعشعات گاما در بیشتر آسمان پخش می شود، اما از نظر روشنایی پایین تر است.

اکنون دانشمندان از وجود 2300 تپ اختر که از طریق امواج رادیویی و 160 تپ اختر از طریق پرتوهای گاما یافت می شوند، می دانند. همچنین تپ اخترهای 240 میلی ثانیه ای وجود دارند که 60 مورد از آنها پرتوهای گاما تولید می کنند.

استفاده از تپ اخترها

تپ اخترها فقط اشیاء فضایی شگفت انگیز نیستند، بلکه ابزارهای مفیدی نیز هستند. نور ساطع شده می تواند چیزهای زیادی در مورد فرآیندهای داخلی بگوید. یعنی محققان قادر به درک فیزیک ستارگان نوترونی هستند. این اجسام چنان فشار بالایی دارند که رفتار ماده با حالت معمول متفاوت است. محتوای عجیب ستارگان نوترونی "خمیر هسته ای" نامیده می شود.

تپ اخترها به دلیل دقت نبض هایشان فواید زیادی دارند. دانشمندان اجسام خاص را می شناسند و آنها را به عنوان ساعت های کیهانی درک می کنند. اینگونه بود که حدس و گمان در مورد حضور سیارات دیگر ظاهر شد. در واقع، اولین سیاره فراخورشیدی یافت شده در حال گردش به دور یک تپ اختر بود.

فراموش نکنید که تپ اخترها در حالی که "چشمک می زنند" به حرکت خود ادامه می دهند، به این معنی که می توان از آنها برای اندازه گیری فواصل کیهانی استفاده کرد. آنها همچنین در آزمایش نظریه نسبیت انیشتین، مانند لحظات با گرانش، شرکت داشتند. اما منظم بودن ضربان می تواند توسط امواج گرانشی مختل شود. این در فوریه 2016 مورد توجه قرار گرفت.

قبرستان های تپ اختر

به تدریج تمام تپ اخترها کند می شوند. انرژی تابش توسط میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط چرخش تامین می شود. در نتیجه قدرت خود را نیز از دست می دهد و ارسال پرتو متوقف می شود. دانشمندان خط خاصی را ترسیم کرده اند که در آن اشعه گاما هنوز در مقابل امواج رادیویی قابل تشخیص است. به محض اینکه تپ اختر پایین می افتد، در قبرستان تپ اختر نوشته می شود.

اگر تپ اختر از بقایای یک ابرنواختر تشکیل شده باشد، ذخیره انرژی عظیم و سرعت چرخش بالایی دارد. به عنوان مثال می توان به جسم جوان PSR B0531+21 اشاره کرد. می تواند چند صد هزار سال در این مرحله بماند و پس از آن شروع به از دست دادن سرعت می کند. تپ اخترهای میانسال اکثریت جمعیت را تشکیل می دهند و فقط امواج رادیویی تولید می کنند.

با این حال، یک تپ اختر می تواند عمر خود را افزایش دهد اگر یک ماهواره در نزدیکی وجود داشته باشد. سپس مواد خود را بیرون می کشد و سرعت چرخش را افزایش می دهد. چنین تغییراتی می تواند در هر زمانی رخ دهد، به همین دلیل است که تپ اختر قادر به تولد دوباره است. چنین تماسی سیستم دوتایی اشعه ایکس با جرم کم نامیده می شود. قدیمی ترین تپ اخترها میلی ثانیه ای هستند. عمر برخی از آنها به میلیاردها سال می رسد.

ستاره های نوترونی

ستاره های نوترونی- اجرام اسرارآمیز، بیش از 1.4 برابر جرم خورشید. آنها پس از انفجار ستارگان بزرگتر متولد می شوند. بیایید این تشکیلات را بهتر بشناسیم.

وقتی ستاره ای 4 تا 8 برابر جرم بیشتر از خورشید منفجر می شود، هسته ای با چگالی بالا باقی می ماند و به فروپاشی ادامه می دهد. گرانش آنقدر به یک ماده فشار می آورد که باعث می شود پروتون ها و الکترون ها با هم ترکیب شوند و به نوترون تبدیل شوند. اینگونه است که یک ستاره نوترونی با چگالی بالا متولد می شود.

قطر این اجرام عظیم تنها به 20 کیلومتر می رسد. برای اینکه تصوری از چگالی داشته باشید، تنها یک پیمانه از مواد ستاره نوترونی یک میلیارد تن وزن دارد. گرانش روی چنین جسمی 2 میلیارد بار قوی‌تر از زمین است و این نیرو برای عدسی‌های گرانشی کافی است و به دانشمندان اجازه می‌دهد پشت ستاره را ببینند.

شوک ناشی از انفجار یک پالس بر جای می گذارد که باعث می شود ستاره نوترونی بچرخد و به چندین دور در ثانیه برسد. اگرچه می توانند تا 43000 بار در دقیقه شتاب بگیرند.

لایه های مرزی نزدیک اجسام فشرده

والری سلیمانوف، اخترفیزیکدان در مورد پیدایش قرص های برافزایشی، باد ستاره ای و ماده در اطراف ستاره های نوترونی:

فضای داخلی ستارگان نوترونی

اخترفیزیکدان سرگئی پوپوف در مورد وضعیت های شدید ماده، ترکیب ستارگان نوترونی و روش های مطالعه فضای داخلی:

هنگامی که یک ستاره نوترونی بخشی از یک منظومه دوتایی است که در آن یک ابرنواختر منفجر شده است، تصویر حتی چشمگیرتر می شود. اگر ستاره دوم از نظر جرم کمتر از خورشید باشد، جرم همراه را به "لوب روشه" می کشد. این یک ابر کروی از مواد است که به دور یک ستاره نوترونی می چرخد. اگر ماهواره 10 برابر بزرگتر از جرم خورشید بود، انتقال جرم نیز تنظیم شده است، اما نه چندان پایدار. این ماده در امتداد قطب های مغناطیسی جریان می یابد، گرم می شود و ضربان های اشعه ایکس ایجاد می کند.

تا سال 2010، 1800 تپ اختر با استفاده از تشخیص رادیویی و 70 تپ اختر با استفاده از پرتوهای گاما پیدا شد. برخی از نمونه ها حتی سیاره داشتند.

انواع ستاره های نوترونی

برخی از نمایندگان ستارگان نوترونی دارای فواره هایی از مواد هستند که تقریباً با سرعت نور در جریان هستند. وقتی از کنار ما می گذرند، مثل نور فانوس دریایی چشمک می زنند. به همین دلیل به آنها تپ اختر می گویند.