ستاره‌شناسان تشکیل  تپ‌اختر  میلی‌ثانیه‌ای PSR J1946 + 3417 را بررسی می‌کنند

برداشت هنری از یک تپ‌اختر میلی‌ثانیه‌ای و همدم آن. اعتبار: آژانس فضایی اروپا و Francesco Ferraro (رصدخانه نجوم بولونیا).

تیمی از ستاره‌شناسان چینی مطالعه‌ای را با هدف بررسی سناریوهای شکل‌گیری‌ تپ‌اختر میلی‌ثانیه‌ای PSR J1946 + 3417 انجام داده‌اند. آنها دریافتند که تپ‌اختر به احتمال زیاد در نتیجه انتقال فاز تشکیل شده است. این تحقیق در تاریخ 10 ژوئن بر روی سرور پیش چاپ arXiv منتشر شد.

تپ‌اخترها بسیار مغناطیسی و ستارگان نوترونی در حال چرخشی هستند که پرتوهای تابش الکترومغناطیسی منتشر می‌کنند. سریعترین تپ‌اخترهای چرخشی، با دوره‌های چرخش زیر 30 میلی‌ثانیه، به نام تپ‌اخترهای میلی‌ثانیه‌ای (MSP) شناخته می‌شوند.  نظریه پیشرو در این زمینه این است که آنها در ابتدا به صورت تپ‌اخترهای با دوره‌های طولانی‌تر هستند اما از طریق برافزایش ماده چرخشی‌شان سریعتر می‌شود یا اصطلاحاً بازیافت می‌شوند. از این رو تپ‌اخترهای میلی‌ثانیه‌ای با نام تپ اخترهای بازیافتی نیز شناخته می شوند.

PSR J1946 + 3417 یک MSP غیرعادی (eMSP) با دوره چرخش 3.17 میلی‌ثانیه است. این ستاره از یک ستاره نوترونی در حدود 80 درصد جرم بیشتر از خورشید و یک کوتوله سفید با جرمی تقریبا 266/0 جرم خورشیدی تشکیل شده است. این سیستم دارای مداری در حدود 27 روز و گریز از مداری در سطح 0.134 است.

چنین غیر عادی بودن PSR J1946 + 3417 نظریه‌های فعلی شکل‌گیری MSP را به چالش می‌کشد، بنابراین تیمی از ستاره‌شناسان به رهبری لانگ‌جیانگ از رصدخانه نجومی سین‌کیانگ در چین تصمیم گرفتند شبیه‌سازی‌هایی را انجام دهند تا منطقی‌ترین سناریو را که می‌تواند منشا این منبع را توضیح دهد .

محققان توضیح دادند: “ما با استفاده از کد تکامل ستاره‌ای MESA، تکامل حاصل از آن را شبیه‌سازی کردیم.”

این تیم موفق به شبیه‌سازی تکامل PSR J1946 + 3417 شد. طبق مدل آنها، جرم اولیه ستاره‌ نوترونی حدود 1.4 جرم خورشیدی بود و یک ستاره رده اصلی بود که حدود 60 درصد جرم بیشتری از خورشید داشت. پس از آن، دوتایی که دوره مداری اولیه آن تقریباً 2.59 روز است، به یک سیستم دوتایی اشعه ایکس پس از کم کردن جرم (بعد از LMXB) تبدیل شد.

براساس داده‌های به دست آمده، ستاره‌شناسان پیشنهاد می‌کنند که شکل‌گیری و تکامل PSR J1946 + 3417 ممکن است با اصطلاح انتقال فاز (PT) از ستاره نوترونی (NS) به ستاره عجیب (SS) توضیح داده شود. این فرآیند ممکن است زمانی اتفاق بیفتد که چگالی پیوند هسته NS در یک سیستم LMXB به چگالی بحرانی برای قطع اتصال کوارک برسد.

نویسندگان مقاله نتیجه گرفتند که فرضیه انتقال فاز منطقی‌ترین فرضیه‌ای است که می‌تواند خصوصیات فعلی PSR J1946 + 3417 را توضیح دهد.

دانشمندان در این تحقیق نوشتند: “نتایج نشان می‌دهد که سناریوی PT می‌تواند دوره مداری مشاهده شده و خارج از مرکز را با احتمال بالاتر از سایر مقادیر تولید کند.”

آنها افزودند که دو eMSP دیگر، PSR J1618−3921 و PSR J0955−6150 تعیین شده احتمالاً فرآیندهای تکاملی مشابه PSR J1946 + 3417 را تجربه کرده‌اند. با این حال، برای تأیید این فرض، مطالعات بیشتری لازم است.

 ترجمه سارا سیدحاتمی

منبع:

Astronomers inspect the formation of millisecond pulsar PSR J1946+3417

by Tomasz Nowakowski , Phys.org

https://phys.org/news/2021-06-astronomers-formation-millisecond-pulsar-psr.html