ستاره مرده “خون آشام” در حال تغذیه از یک همدم و شلیک گلوله‌های توپ کیهانی
“مقادیر عظیمی از ماده، مشابه گلوله‌های توپ کیهانی، در یک بازه زمانی بسیار کوتاه به فضا پرتاب می‌شود.”
تصویر تپ اختر PSR J1023+0038 را نشان می‌دهد که مواد را از یک ستاره همدم جدا می‌کند. (اعتبار تصویر: ESO/M. Kornmesser)
اخترشناسان رفتار مرموز یک ستاره مرده را کشف کرده‌اند که حریصانه از یک همدم ستاره‌ای تغذیه می‌کند.
این تپ‌اختر با رفتار عجیب و غریب یا ستاره نوترونی به سرعت در حال چرخش که در فاصله 4500 سال نوری از ما قرار دارد، PSR J1023+0038 یا به اختصار J1023 نامگذاری شده است .
ستاره‌شناسان در ابتدا واقعاً نمی‌توانستند چنین رفتاری را توضیح دهند، اما اکنون، تیمی از محققان ممکن است این معما را حل کنند. آنها دریافتند که حالتهای روشنایی تپ اختر نتیجه بیرون ریختن ماده در مدت زمان بسیار کوتاه توسط جسم است.
رهبر تیم تحقیقاتی و دانشمند دانشگاه نیویورک ابوظبی در بیانیه‌ای گفت: ماریا کریستینا باگلیو: «ما شاهد رویدادهای کیهانی خارق‌العاده‌ای بوده‌ایم که در آن مقادیر عظیمی از ماده، مشابه گلوله‌های توپ کیهانی، در یک بازه زمانی بسیار کوتاه ده‌ها ثانیه‌ای از یک جرم آسمانی کوچک و متراکم که با سرعت فوق‌العاده‌ای می‌چرخد به فضا پرتاب می‌شود.»
ستاره‌های افراطی و تپ‌اخترهای گیج کننده
مانند تمام ستارگان نوترونی، تپ‌اخترها زمانی متولد می‌شوند که ستارگان پرجرم به پایان عمر خود می‌رسند و منابع سوخت مورد استفاده برای فرآیندهای همجوشی هسته‌ای ذاتی را تمام می‌کنند. وقتی چنین سوختن در هسته‌های این ستارگان متوقف می‌شود، جریان انرژی بیرونی نیز متوقف می‌شود که فشار کافی برای حمایت از اجرام در برابر فشار گرانش خود به داخل ایجاد می‌کند.
در نتیجه، عمل متعادل کننده‌ای پایان می‌یابد که وجود ستاره را برای بیلیونها سال تعریف کرده بود.
سپس هسته ستاره دچار یک فروپاشی گرانشی می‌شود در حالی که لایه‌های بیرونی آن در یک انفجار ابرنواختری منفجر می‌شوند. وقتی این هسته ستاره‌ای در حال فروپاشی جرمی بین جرم خورشید و دو برابر جرم ستاره ما داشته باشد و وقتی پهنای آن به اندازه یک شهر در اینجا روی زمین کاهش یابد، یک ستاره نوترونی به دنیا می‌آورد.
موادی که این ستاره مرده را تشکیل می‌دهد، در اثر این فروپاشی به قدری فشرده شده است که متراکم‌ترین ماده شناخته شده در جهان به حساب می‌آید. به عنوان مثال، یک تکه قند ساده از ماده ستاره نوترونی، به اندازه یک بیلیون تن وزن دارد. این وزن حدود 1000 برابر وزن پل گلدن گیت است. این فروپاشی سریع ستاره عواقب دیگری نیز دارد.
درست مانند یک اسکیت باز روی یخ که در حین چرخش معمولی، بازوهای خود را برای سرعت بخشیدن به داخل می‌کشد، کاهش سریع شعاع هسته ستاره به این معنی است که ستارگان نوترونی سرعت چرخش بسیار بالایی دارند با برخی از ستاره های نوترونی جوان که با سرعت 700 بار در هر چرخش می چرخند.
این بدان معناست که وقتی آنها در حال منفجر کردن تشعشعات قطبهای خود به عنوان تپ‌اختر هستند، این اجساد ستاره‌ای مکانیسمهای زمان‌بندی فوق‌العاده دقیقی از خود نشان می‌دهند.
علاوه بر این، فروپاشی هسته‌های ستاره‌ای می‌تواند خطوط میدان مغناطیسی ستاره‌ها را به هم نزدیک کند و باعث شود قدرت آنها به شدت افزایش یابد و برخی از قوی‌ترین میدان‌های مغناطیسی در جهان شناخته شده ایجاد شود.
با این حال، حتی در میان طبقه‌بندی بقایای ستاره‌ای شدید آن، J1023 متمایز است.
در طول ده سال گذشته، ستاره‌شناسان شاهد بوده اند که تپ اختر مواد را از ستاره همدم خود می‌کشد. این ماده دزدیده شده ساختاری به نام دیسک برافزایشی را در اطراف خود تپ اختر تشکیل می‌دهد که از آنجا توده‌ها به تدریج به سطح آن کشیده می‌شوند.
از زمانی که رفتار تغذیه J1023 شروع شد، پرتوهای تشعشعی ساطع شده از قطبهای آن ناپدید شدند و تپ اختر از حالت “قدرت بالا” به حالت “کم توان” تغییر کرد. در حالت اول، تپ اختر در اشعه ایکس، فرابنفش و نور مرئی به شدت می‌درخشد، در حالی که در حالت دوم، کم نورتر به نظر می‌رسد و امواج رادیویی کم انرژی ساطع می‌کند.
تپ اختر به مدت چند ثانیه یا چند دقیقه در یک حالت خاص باقی می‌‌ماند – قبل از اینکه دوباره جابجا شود.
گلوله‌های توپ کیهانی!
باگلیو و همکارانش J1023 را با 12 تلسکوپ فضایی و زمینی، از جمله تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) و آرایه میلی‌متری/زیر میلی‌متری بزرگ آتاکاما (ALMA) رصد کردند. هر دو در شمال شیلی واقع شده‌اند و دانشمندان طی دو شب در ژوئن 2021 تحت کنترل قرار گرفتند.
این کمپین رصدی به تیم اجازه داد تا حالتهای سوئیچ تپ‌اختر را بیش از 280 بار تماشا کند. محققان در نهایت دریافتند که این تغییر حالت از تعامل بین جریان پرانرژی ذراتی که از تپ اختر (به نام باد تپ‌اختر) می‌وزند و موادی ناشی می‌شود که به سمت آن می‌افتند.
هنگامی که تپ‌اختر در حالت کم مصرف خود قرار داشت، به نظر می‌رسید که تپ‌اختر مقداری از ماده‌ای را که به شکل یک جت باریک به سمت آن جریان دارد، خارج می‌کند که 90 درجه از صفحه برافزایشی جهت‌گیری می‌کند.
همانطور که این اتفاق می افتاد، ماده در این جت انباشته شده در نزدیکی تپ اختر خارج نشد. این ماده توسط بادهای تپ اختر کوبیده شد و شروع به گرم شدن کرد. این تپ‌اختر را در حالت پرقدرت خود قرار می‌دهد و مواد در اشعه ایکس، فرابنفش و نور مرئی به خوبی می‌درخشند.
به تدریج، جت تپ‌اختر این ماده گرم و درخشان نزدیک را از بین برد و آنها را مانند گلوله‌های توپ کیهانی پرتاب کرد. این مواد داغ را حذف می‌کند و باعث می‌شود سیستم دوباره کم نور شود و در نتیجه به فاز کم مصرف خود برگردد.
اگرچه ممکن است این معما حل شده باشد، اما ستاره‌شناسان هنوز رصد J1023 را تمام نکرده‌اند.
به طور خاص، تلسکوپ بسیار بزرگ (ELT)، که در حال حاضر در منطقه صحرای آتاکاما در شمال شیلی در دست ساخت است، می‌تواند به اخترشناسان کمک کند تا مکانیسمهای سوئیچینگ J1023 را با جزئیات بی‌سابقه‌ای مطالعه کنند.
موسسه اخترفیزیک رصدخانه بررا، در این بیانیه گفت: سرجیو کامپانا، یکی از نویسندگان تحقیق و مدیر تحقیقات در National Italian Italian: “ELT به ما این امکان را می‌دهد که بینش‌های کلیدی در مورد این امر به دست آوریم که چگونه فراوانی، توزیع، دینامیک و انرژی ماده جاری در اطراف تپ‌اختر تحت تاثیر رفتار تغییر حالت قرار می‌گیرد.”
ترجمه: سارا سیدحاتمی
منبع:
Dead ‘vampire’ star is feeding on a companion and firing out cosmic cannonballs
By Robert Lea
https://www.space.com/dead-vampire-star-feeding-companion-firing-cosmic-cannonballs