8 دقیقه
ستارهای که هنگام سرقت به دام افتاده است. این تصویر صحنهای از داستانهای علمی تخیلی نیست، بلکه توصیف دقیقی است که اخترشناسان اکنون برای یک کوتوله سفید فشرده به کار میبرند؛ جرمی که گاز را از همدم نزدیک خود میرباید. روشن شده است که همین سرقت، منشأ گروهی از سیگنالهای رادیویی تکرارشونده است که سالها رصدگران را سردرگم کرده بود.
وقتی یک الگو سرانجام منشأ خود را آشکار میکند
اسکپ جی ۱۷۴۵−۵۰۵۱ در نگاه اول فقط یک ردیف ساده در یک فهرست اخترشناسی است. با این حال، مانند یک مترونوم کیهانی رفتار میکند و امواج رادیویی و پرتوهای ایکس را با چرخهای دقیق و ۱.۴ ساعته منتشر میکند. یک گروه بینالمللی به رهبری پژوهشگران دانشگاه سیدنی، با استفاده از تلسکوپ رهیاب آرایه کیلومتر مربعی استرالیا، اسکپ، توانستند آنچه در این سامانه رخ میدهد را مشخص کنند. عامل این پدیده یک متغیر انفجاری است؛ یک سامانه دوتایی فشرده که در آن کوتوله سفید ماده را از همدم کوتوله سرخ خود میکشد، جریان ورودی را داغ میکند و فورانهای متمرکز تابش پدید میآورد.
تصویری از یک کوتوله سفید برافزایشی.
این کشف در مجله نیچر آسترونومی منتشر شده و قویترین شواهد تاکنون را درباره ارتباط گذراهای رادیویی بلنددوره با کوتولههای سفید برافزایشی ارائه میدهد. تا پیش از این، این رویدادهای رادیویی کند و تکرارشونده فقط بهندرت در سراسر راه شیری دیده شده بودند و منشأ آنها محل بحث جدی بود. آیا با تپاخترهای عجیب روبهرو بودیم یا با پدیدهای کاملا متفاوت؟ اسکپ جی ۱۷۴۵−۵۰۵۱ دستکم برای بخشی از این رویدادها پاسخی روشن فراهم میکند.
درون یک دوئت فشرده و خشن
کوتولههای سفید اجرامی بسیار چگال هستند. جسمی را تصور کنید تقریبا هماندازه زمین که جرمی نزدیک به جرم خورشید در آن فشرده شده است. در چنین جایی، گرانش حرف آخر را میزند. در سامانه اسکپ جی ۱۷۴۵−۵۰۵۱، همین گرانش گاز را از یک کوتوله سرخ بادکرده جدا میکند. ماده ربودهشده جریانی میسازد که به سوی کوتوله سفید فرو میریزد و در این فرایند بهشدت داغ میشود و پرتو ایکس تولید میکند.
اما داغ شدن ماده بهتنهایی نمیتواند تپهای رادیویی دقیق را توضیح دهد. گروه پژوهشی بر این باور است که برهمکنشهای مغناطیسی نقش تعیینکننده دارند. هر دو ستاره میدان مغناطیسی دارند و در جایی که این میدانها با جریان باردار ورودی برخورد میکنند، میتوانند الکترونها را به دام بیندازند، شتاب دهند و هدایت کنند. نتیجه، گسیل رادیویی باریکهای است که در جهتهایی محدود متمرکز میشود و هرگاه این باریکه از مقابل زمین عبور کند، به شکل فورانهای تکرارشونده دیده میشود. نکته مهم این است که اوجهای رادیویی و پرتو ایکس همزمان نیستند؛ نشانهای که نشان میدهد این تابشها از نواحی متفاوتی در سامانه سرچشمه میگیرند.
تلسکوپ رادیویی اسکپ متعلق به سیاسآیآراو در سرزمین واجاری یاماجی.
دوره مداری، که اندکی بیش از یک ساعت است، آهنگ این پدیده را تعیین میکند. در هر مدار، هندسه جریان برافزایشی و خطوط میدان مغناطیسی دوباره آرایش مییابند و همین امر ضربآهنگ مشاهدهشده را میسازد. این هندسه، اسکپ جی ۱۷۴۵−۵۰۵۱ را به آزمایشگاهی ممتاز برای بررسی رفتار ماده زیر فشار نیروهای مغناطیسی شدید و گرانش نیرومند تبدیل میکند.
چرا این کشف برای اخترشناسی گذرا مهم است
گذراهای رادیویی بلنددوره معمایی جدی بودهاند، زیرا تناوب کند آنها با انتظارات مربوط به تپاخترهای معمولی سازگار نبود؛ تپاخترهایی که معمولا بسیار سریعتر میچرخند. دادههای تازه نشان میدهد دستکم برخی از این گذراها اصلا ستاره نوترونی نیستند، بلکه سامانههای دوتایی کوتوله سفیدند که فعالیت رادیویی آنها از برافزایش ماده نیرو میگیرد.
پروفسور مورفی، رئیس دانشکده فیزیک دانشگاه سیدنی و پژوهشگر ارشد مرکز برتری ایآرسی برای کشف امواج گرانشی، اشاره کرد که سامانههای مشابه پیشتر نیز مظنون بودند، اما این نخستین موردی است که در آن هر دو مؤلفه ستارهای و فرایند برافزایش بهروشنی مشاهده شدهاند. این سامانه فقط دومین گذرای رادیویی بلنددوره شناختهشدهای است که پرتو ایکس منظم تولید میکند و نخستین سامانهای است که پژوهشگران در آن سازوکار تکرارشونده را تأیید کردهاند.
کووی رز، نویسنده اصلی مقاله و دانشجوی دکتری در دانشگاه سیدنی و سیاسآیآراو، نتیجه را ساده خلاصه کرد: «برای نخستین بار منشأ این سیگنالها را دقیق مشخص کردهایم و تأیید کردهایم که منبع آنها یک متغیر انفجاری یا یک ستاره کوتوله سفید برافزایشی است.» این شناسایی برای اخترشناسان یک الگو، مانند سنگ روزتا، فراهم میکند تا بتوانند دیگر گذراهای رادیویی نادر را در سراسر کهکشان تفسیر کنند.
اسکپ: پوشش گسترده، کشفهای غیرعادی
آشکارسازی اجرامی مانند اسکپ جی ۱۷۴۵−۵۰۵۱ به تلسکوپی نیاز دارد که بتواند آسمان را هم گسترده و هم حساس پایش کند. اسکپ که سیاسآیآراو آن را از پایگاه خود در استرالیای غربی اداره میکند، تصویربرداری میدانگسترده را با تفکیک زاویهای مناسب ترکیب میکند و به همین دلیل برای یافتن رویدادهای گذرایی که در غیر این صورت ممکن است از نظر پنهان بمانند، بسیار ایدهآل است. طراحی این ابزار به گروههای پژوهشی امکان میدهد سیگنالهای تکرارشونده را شناسایی کنند، آنها را به موقعیتهای دقیق آسمانی پیوند دهند و سپس با رصدخانههای پرتو ایکس و نوری پیگیری کنند.
تلسکوپ رادیویی اسکپ در اینیاریمانها ایلگاری بوندارا، رصدخانه رادیو اخترشناسی مورچیسونِ سیاسآیآراو، در سرزمین واجاری یاماجی در استرالیای غربی. اعتبار: الکس چرنی/سیاسآیآراو
با اسکپ و کارزارهای هماهنگ چندطولموجی، اخترشناسان اکنون میتوانند پرسشهای دقیقتری مطرح کنند. چه تعداد از گذراهای رادیویی بلنددوره، کوتولههای سفید برافزایشی هستند؟ آیا زیرگروههای متفاوتی وجود دارد که شاید با شدت میدان مغناطیسی یا نرخ انتقال جرم از هم متمایز شوند؟ هر کشف تازه به تعریف یک جمعیت کیهانی و دقیقتر شدن مدلهای گسیل مغناطیسی کمک میکند.
رصدها و آزمایشهای آینده
این گروه قصد دارد پایشهای طولانیمدت را در باندهای رادیویی، نوری و پرتو ایکس ادامه دهد. مجموعه دادههای بلندمدت نشان خواهد داد که آیا الگوی گسیل در گذر زمان تغییر میکند، آیا جریان برافزایشی پایدار است یا پراکنده و ناپیوسته، و توپولوژی میدان مغناطیسی در طول مدارها چگونه دگرگون میشود. این اندازهگیریها همچنین برآورد پارامترهای سامانه را بهبود میبخشند؛ از جمله جرم کوتوله سفید، شیب مدار و هندسه میدان مغناطیسی.
فرصتهای آزمایشگاهی و رصدی دیگری نیز وجود دارد. نورسنجی نوری با آهنگ نمونهبرداری بالا میتواند بیازماید که آیا جریان برافزایشی یک قرص کامل تشکیل میدهد یا به صورت برخورد مستقیم فرود میآید. طیفسنجی حساس پرتو ایکس دماها و چگالیها را در نزدیکی نقطه داغ برافزایش بررسی خواهد کرد. قطبشسنجی رادیویی نیز میتواند با سنجش ویژگیهای قطبش هر فوران، فرایندهای مغناطیسی فعال را شناسایی کند.
دیدگاه کارشناس
دکتر النا مارتینز، اخترفیزیکدانی که سامانههای دوتایی فشرده را مطالعه میکند، گفت: «این نمونهای کلاسیک از آن است که طبیعت با یک مثال نقض به ما درس میدهد. کوتولههای سفید اغلب در مقایسه با ستارههای نوترونی کمهیجانتر تلقی میشوند، اما در اینجا گسیل رادیویی منظم و تپندهای تولید میکنند که برخی رفتارهای تپاخترها را تقلید میکند. با مطالعه سامانههایی مانند اسکپ جی ۱۷۴۵−۵۰۵۱ میآموزیم میدانهای مغناطیسی چگونه جریانهای برافزایشی را شکل میدهند و شرایط لازم برای گسیل رادیویی همدوس را پدید میآورند.»
نتیجهگیری
یافتن کوتوله سفیدی که هم همدم خود را میبلعد و هم این فعالیت را در قالب امواج رادیویی و پرتو ایکس مخابره میکند، چیزی فراتر از حل مرتب یک معماست. این کشف پنجرهای تازه به سامانههای دوتایی فشرده، فیزیک پلاسماهای مغناطیسی و تنوع منابع رادیویی گذرا در کهکشان ما میگشاید. اسکپ جی ۱۷۴۵−۵۰۵۱ به یک معیار مرجع تبدیل خواهد شد. رصدخانههایی که برای طولموجهای رادیویی، پرتو ایکس و نوری تنظیم شدهاند، اکنون میتوانند با فرضیهای دقیقتر جستوجو کنند: برخی از گذراهای رادیویی کند و مرموز، تپاخترهای منفرد و عجیب نیستند، بلکه دوئتهای نزدیک ستارهایاند؛ سامانههایی که محکم به هم بسته شدهاند و در خشونت خود درخشاناند.
رز گفت: «هر کشف، قطعه دیگری از یک پازل بزرگتر است. ما تازه در آغاز راه فهم این رده تازه از رویدادهای کیهانی هستیم.»
شناسایی اسکپ جی ۱۷۴۵−۵۰۵۱ نشان میدهد که چگونه پیمایشهای هماهنگ و پیگیریهای هدفمند میتوانند آشکارسازیهای عجیب را به روایتهای کامل اخترفیزیکی تبدیل کنند. با ادامه پایش آسمان توسط اسکپ و دیگر تأسیسات رصدی، باید در انتظار افشاگریهای بیشتری بود.
تلسکوپ رادیویی اسکپ در اینیاریمانها ایلگاری بوندارا، رصدخانه رادیو اخترشناسی مورچیسونِ سیاسآیآراو، در سرزمین واجاری یاماجی در استرالیای غربی.
منبع: scitechdaily
نظرات
امین
تو کارم با میدانهای مغناطیسی سروکار داشتم، این توضیح دربارهٔ تله شدن الکترونها معقوله... اگر جریان برافزایشی ناپایدار باشه، بعدا کلی تغییر پیش میاد، هیجانانگیزه
آستروسن
یعنی همهٔ گذراهای رادیویی کند ممکنه کوتوله سفید باشن؟ واقعاً؟ شواهدشون قوی به نظر میاد ولی دلم یه چک دوباره میخواد، کسی آدرس مقاله داره؟
توربومک
قشنگ منطقیه بهنظر میاد، اما باید نمونههای بیشتری پیدا کنن تا بفهمیم این پدیده چقدر رایجه، عجله نکنیم
دیتاویو
وااای! فکر نمیکردم یه کوتوله سفید بتونه انقدر سروصدا کنه، دزدیدن گاز و پالس رادیویی؟ طبیعت همیشه سورپرایز میکنه
ارسال نظر