صدای تپاختر یا ستاره تپنده چگونه است و چه ویژگی‌هایی دارد؟
صدای 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 محدوده قطب‌های 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.
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. پس توجه داشته باشیم که آنچه می‌‌شنویم صدای واقعی تپاختر نیست، بلکه تبدیل ریتم دریافت علائم الکترومغناطیسی تپاختر به علائم صوتی است تا بتوانیم آهنگ چرخش آن را بهتر درک کنیم. این موضوع را بعدا بیشتر توضیح خواهیم داد. فعلاً در ادامه، صدای چند تپاختر قدرتمند را با تلسکوپ‌های رادیویی بزرگ دریافت و ضبط شده‌اند، بشنوید. برای شنیدن صدای تپاختر یا پالسار (pulsar) دکمه مربوطه را کلیک کنید.
صدای تپاختر PSR B0329+۵۴
تپاختر PSR B0329+۵۴، 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 PSR B0833-۴۵ 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.
صدای تپاختر PSR B0531+۲۱ 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 PSR J0437-۴۷۱۵
ستاره تپنده PSR J0437-۴۷۱۵ 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 ستاره 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 J0437-۴۷۱۵ 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 B1937+۲۱
و سرانجام، PSR B1937+۲۱ 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.
مطلب مرتبط: سحابی چیست و چگونه تشکیل می‌شود؟ انواع سحابی‌ها
آیا آنچه شنیدیم، صدای واقعی تپاختر است؟
خیر! تپاختر، آنچه از تپاخترها دریافت می‌کنیم، امواج الکترومغناطیسی است و جنس امواج الکترومغناطیسی چیزی نیست که بتوان با گوش شنید. تپاختر، ستاره نوترونی بسیار متراکم و مغناطیسی است که با سرعت دور خود می‌چرخد. چون محور مغناطیسیِ تپاختر معمولا با محور چرخش آن یکسان نیست، وقتی تپاختر می‌چرخد، امواج الترومغناطیسی که از محدوده دو قطب مغناطیسی آن منتشر می‌شود، مثل نور فانوس دریایی، متناوباً و با ریتمی منظم، در پهنه آسمان دَوَران می‌کند. ما این امواج الکترومغناطیسی را دریافت می‌کنیم و برای این‌که ریتم یا آهنگ دَوَران تپاختر را بهتر درک کنیم، هر بار گردش تپاختر یا دریافت هر علامت از آن را به علائم یا الگوهای صوتی تبدیل می‌کنیم. و چون تپاختر آهنگ چرخش منظمی دارد، این علائم صوتی با بسامد منظمی کنار هم جای می‌گیرند و نهایتا صدایی پدید می‌آید که در بالا چند نمونه آن‌را شنیدیم. پس وقتی از صدای تپاختر یا ستاره تپنده حرف می‌زنیم در واقع منظر، نوعی شبیه‌سازیِ صوتی از ریتم دریافت امواج الکترومغناطیسیِ حاصل از چرخش تپاخترها هستند و نه صدایی که واقعا تپاخترها تولید کرده باشند.
البته اگر تپاختر در فضایی مثل اتمسفر زمین بود، با چرخش خود می‌توانست مولکول‌های هوای اطرافش را مرتعش کند و نتیجیتاً صدای محسوسی ایجاد کند. اما چون در فضاهای دوردست، عمدتا خلأ حاکم است، معمولا هوا و مولکول‌های کافی وجود ندارد تا مرتعش شوند و صدا پدید آورند. حتی اگر صدایی تولید می‌شد، چون فضای بین ما و آنها خلأ است، آن صدا نمی‌توانست به ما منتقل شود.
جمع‌بندی: شنیدن صدای تپاختر یا ستاره تپنده
ستاره‌های نوترونی‌ای که محور مغناطیسی‌شان با محور چرخش‌شان یکسان نباشد، وقتی می‌چرخند، امواج الکترومغناطیسیِ قطب‌های‌شان را مثل نور فانوس دریایی با ریتمی منظم در پهنه آسمان می‌گردانند. پرتوهای الکترومغناطیسی، موج صوتی نیستند که بتوان آنها را شنید. پس منظور ما از صدای تپاختر یا ستاره تپنده نوعی شبیه‌سازی صوتی از علائم منظم الکترومغناطیسی است که در زمین دریافت می‌شود. با تبدیل آهنگ دریافت علائم الکترومغناطیسیِ تپاختر به الگوهای صوتی می‌توانیم سرعت و ریتم چرخش آنها را بهتر درک کنیم.
