سلام الله علیک یا فاطمه الزهراء

صدای تپ‌اختر یا ستاره تپنده چگونه است و چه ویژگی‌هایی دارد؟

صدای تپ‌اختر یا ستاره‌ تپنده چگونه است و چه ویژگی‌هایی دارد؟

تپ‌اختر یا ستاره تپنده

برای شنیدن صدای ستاره تپنده یا تپ‌اختر با این مقاله همراه باشید. تپ‌اختر‌ در اصل ستاره‌‌ای نوترونی است که پرتوهای الکترومغناطیسی‌ منتشره از دو قطب آن، در زمین دریافت می‌شود. ستاره‌های نوترونی و تپ‌اخترها میدان مغناطیسی قدرتمندی دارند و از دو قطب خود، پرتو الکترومغناطیسی منتشر می‌کنند. اگر محور چرخش ستاره نوترونی با محور مغناطیسی آن هم‌راستا نباشد، آن‌دو محور در صفحه مداری متفاوتی تاب می‌خورند و نتیجتاً پرتوهای الکترومغناطیسی مثل نور فانوس دریایی، چرخ می‌خورند و پهنه آسمان را جارو می‌کنند. موقعیت برخی از این ستاره‌های نوترونی نسبت به زمین طوری است که ما پرتوهای الکترومغناطیسی‌شان را در زمین دریافت می‌کنیم و بدین‌سبب آن‌ها را ستاره تپنده یا تپ‌اختر (pulsar) می‌خوانیم.

جرم ستاره‌های نوترونی و تپ‌اخترها بیش از جرم خورشید است، اما بسیار فشرده‌تر و متراکم‌تر هستند؛ شعاع خورشید حدود ۱ میلیون کیلومتر اما شعاع ستاره‌های نوترونی و تپ‌اخترها تنها ۱۰ تا ۱۵ کیلومتر است. در واقع، گویی ستاره‌ای بزرگتر از خورشید چنان درخود فشرده شده که حجم آن حدود ۱۰ هزار تا ۶۷ هزار بار کاهش یافته است.

تپ‌اخترها آهنگ چرخش بسیار منظمی دارند و لذا از دقیق‌ترین ساعت‌های طبیعی عالم محسوب می‌شوند.

محور چرخش ستاره تپنده با محور مغناطیسی آن همراستا نیست.

تصویر ۱. محور چرخش ستاره تپنده با محور مغناطیسی آن همراستا نیست. لذا پرتوهای الکترومغناطیسی (بنفش) مثل نور فانوس دریایی، چرخ می‌خورند و پهنه آسمان را جارو می‌کنند. خطوط  میدان مغناطیسی ستاره با آبی مشخص شده است.

 

مطلب مرتبط: طیف الکترومغناطیسی چیست

صدای تپ‌اختر یا ستاره تپنده (pulsar)

اکثر تپ‌اخترها فقط در محدوده موج رادیویی از طیف الکترومغناطیسی قابل تشخیص هستند، یعنی فقط می‌توان صدای‌شان را شنید و به همین سبب آن‌ها را تپ‌اخترهای رادیویی radio pulsar می‌نامند. اما معدودی از آن‌ها طول‌موج مرئی، پرتو ایکس و پرتو گاما نیز منتشر می‌کنند و لذا قابل مشاهده هستند.

گفتیم که تپ‌اخترها یا ستاره‌های تپنده و به‌طور کلی، ستاره‌های نوترونی پرتو یا موج الکترومغناطیسی منتشر می‌کنند. پرتوهای الکترومغناطیسی تپ‌اخترها بسامدها و طول‌موج‌‌های مختلفی دارد. برای دریافت امواج رادیوییِ تپ‌اخترها، تلسکوپ رادیویی (رادیوتلسکوپ) لازم است. تلسکوپ‌های رادیویی امواج الکترومغناطیسی را دریافت می‌کنند. امواج سپس با کمک رایانه پردازش و به علائم صوتی تبدیل می‌شوند که ما می‌توانیم آن‌ها را بشنویم. چون بسامد و طول‌موج پرتو تپ‌اخترهای مختلف با هم فرق می‌کند، صدای آن‌ها نیز متفاوت است. در ادامه، صدای چند تپ‌اختر قدرتمند را با تلسکوپ‌های رادیویی بزرگ دریافت و ضبط شده‌اند، می‌شنوید. برای شنیدن صدای تپ‌اختر یا پالسار (pulsar) دکمه مربوطه را کلیک کنید.

 

صدای تپ‌اختر PSR B0329+54

تپ‌اختر PSR B0329+54، تپ‌اختری عادی یا اصطلاحا نرمال است که دوره چرخش آن ۰.۷۱۴۵۱۹ ثانیه است؛ یعنی در هر ثانیه تقریبا ۱.۴ بار دور خودش می‌چرخد.

صدای تپ‌اختر یا ستاره تپنده PSR B0329+54


صدای تپ‌اختر PSR B0833-45 یا ولا

تپ‌اختر ولا (Vela pulsar) تقریبا در مرکز بازمانده‌ی ابرنواختر «ولا» جای دارد. تپ‌اختر ولا ابتدا ستاره بزرگی بود که حدود ۱۰,۰۰۰ سال پیش پس از میلیون‌ها سال نورافشانی تدریجا آن‌قدر متراکم شد که نهایتا با انفجار خاصی موسوم به ابرنواختر (supernova) از هم پاشید. به آنچه از چنین انفجاری به‌جا می‌ماند، بازمانده ابرنواختر (supernova remnant) می‌گوییم. تپ‌اختر ولا سرعت چرخش حیرت‌انگیزی دارد. دوره چرخش ستاره ۸۹ میلی‌ثانیه است، یعنی ۱۱ بار در ثانیه دور خود می‌چرخد.

تپ‌اختر PSR B0833-45


صدای تپ‌اختر PSR B0531+21 یا خرچنگ

تپ‌اختر خرچنگ (crab pulsar) نیز ابتدا ستاره‌ای بود که سرانجام با انفجار ابرنواختر از هم پاشید. گازها و غبارهایی حاصل از بازمانده ابرنواختر مذکور نهایتا سحابی خرچنگ را پدید آوردند. خرچنگ اکنون در قلب سحابی خرچنگ و جوان‌ترین تپ‌اختری است که تاکنون کشف شده است. احتمالا چینی‌ها و اروپایی‌ها در سال ۱۰۵۴ پس از میلاد حضرت مسیح علیه‌السلام انفجار ابرنواختر خرچنگ را دیده‌اند و در گزارش‌های‌شان ظهور نوری درخشان را در آسمان  روز گزارش کرده‌اند. آهنگ چرخش تپ‌اختر خرچنگ، ۳۰ دور در ثانیه است.

صدای تپ‌اختر خرچنگ یا PSR B0531+21


صدای تپ‌اختر PSR J0437-4715

ستاره تپنده PSR J0437-4715 در زمره تپ‌اخترهای میلی‌ثانیه‌ای است و با این‌که قدمت زیادی دارد، تقریبا تازه کشف شده است. تپ‌اختر مذکور ستاره‌ی جفت هم دارد که مرحله رشته اصلی را پشت سرنهاده و اکنون مرحله غول سرخ را می‌گذراند. تپ‌اختر مذکور به‌سبب گرانش شدیدی که دارد، مواد و گازهای غول سرخ را تدریجا سمت خود می‌کشد؛ پدیده مذکور را برافزایش می‌نامیم. در اثر برافزایش، تکانه‌ی زاویه‌ای غول سرخ روی تپ‌اختر تکانه چرخشی ایجاد می‌کند و تپ‌اختر را به چرخش وامی‌دارد. تپ‌اختر PSR J0437-4715 هر ثانیه ۱۷۴ بار دور خود می‌چرخد. کافی است آن‌را با آهنگ چرخش زمین مقایسه کنید که تنها یک‌دور در بیست‌وچهار ساعت است.

صدای تپ‌اختر PSR J0437-4715


صدای تپ‌اختر PSR B1937+21

و سرانجام، PSR B1937+21 سریع‌ترین تپ‌اختری است که بشر تاکنون کشف کرده است. دوره چرخش آن ۰.۰۰۱۵۵۵۷۸۰۶۴۴۸۸۷۲۷۵ ثانیه است، لذا سرعتش حیرت‌انگیز و تقریبا ۶۴۲ دور در ثانیه است. سطح رویی ستاره متشکل از گاز و پلاسما تقریبا با یک‌هفتم سرعت نور در حرکت و چرخش است. گرانش شدید ستاره و نیروهای گریز از مرکز قدرتمندش نمی‌گذارد گازها و مواد فوقانی ستاره از سطح آن بگریزند و در فضا پراکنده شوند.

تپ‌اختر PSR B1937+21

مطلب مرتبط: سحابی چیست و چگونه تشکیل می‌شود؟ انواع سحابی‌ها

جمع‌بندی: شنیدن صدای تپ‌اختر یا ستاره تپنده

وقتی درباره صدای ستاره‌ نوترونی حرف می‌زنیم، منظورمان صدای تپ‌اختر یا ستاره تپنده است، زیرا گفتیم فقط امواج تپ‌اخترها در زمین دریافت می‌شوند و اصلا به‌همین سبب به آن‌دسته از ستاره‌های نوترونی را که پرتوهای الکترومغناطیسی‌شان را در زمین می‌گیریم، تپ‌اختر یا ستاره تپنده می‌گوییم. پرتوهای الکترومغناطیسی فی‌نفسه صدا ندارند، بلکه باید آن‌ها با کمک رایانه پردازش و به علائم صوتی تبدیل کنیم.