ستاره های سنگین

هنگامی که ستاره ی پرجرمی ۸ تا ۲۰ برابر جرم خورشید به شکل ابرنواختر منفجر می شود, به احتمال زیاد هسته اش سالم می ماند اگر هسته ی ستاره بین ۴ ۱ تا ۳ برابر جرم خورشیدی باشد, ستاره تبدیل به یک سحابی بازمانده ابرنواختری و یک ستاره ی نوترونی می شود

هنگامی که ستاره‌ی پرجرمی (۸ تا ۲۰ برابر جرم خورشید) به شکل ابرنواختر منفجر می‌شود، به احتمال زیاد هسته‌اش سالم می‌ماند. اگر هسته‌ی ستاره بین ۴/۱ تا ۳ برابر جرم خورشیدی باشد، ستاره تبدیل به یک سحابی بازمانده ابرنواختری و یک ستاره‌ی نوترونی می‌شود.

ستاره‌ی نوترونی در دو مرحله شکل می‌گیرد. در مرحله‌ی نخست، طی چند ثانیه پس از توقف واکنش‌های هسته‌ای در سطح ستاره، گرانش، اتم‌های ستاره را خرد می‌کند. این امر پروتون‌ها (ذرات با بار مثبت) و الکترون‌ها (ذرات با بار منفی) را به شدت به یکدیگر می‌فشارد تا نوترون‌ها (ذرات بی‌بار) را تشکیل دهند. هسته‌ی ستاره که در ابتدا به اندازه‌ی زمین بود در کره‌ای با قطر کم‌تر از ۱۰۰ کیلومتر فشرده می‌شود.

در مرحله‌ی دوم، ستاره، فوران گرانشی را در پیش می‌گیرد و انرژی‌دار می‌شود و به صورت ابرنواختری بسیار درخشان منفجر می‌شود. آن چه باقی می‌ماند، هسته‌ی نوترونی فوق‌العاده چگالی است که حدود ۲۰ کیلومتر قطر و جرمی تقریباً برابر جرم خورشید دارد. تکه‌ای از ستاره‌ی نوترونی که به اندازه‌ی یک حبه‌ی قند باشد، میلیاردها تُن وزن خواهد داشت.

ستاره‌های نوترونی به سرعت حول محور خود می‌چرخند و این بدان سبب است که پیش از آن، هسته‌ی ستاره حول محور خود می‌چرخیده است و طبیعی است که ضمن انفجار، آهنگ چرخش آن زیاد شود. ستاره‌های نوترونی دارای میدان‌های گرانشی و مغناطیسی عظیمی هستند. گرانش آن‌ها بسیار قوی است، زیرا مقدار عظیمی ماده در چنان حجم کوچکی متراکم شده است. حرکت چرخشی، باعث تشکیل میدان مغناطیسی می‌شود و ستاره از قطب‌های خود، مانند نورافکن، تابش می کند. ستاره‌ی نوترونی مثل چراغ قوه‌ای است که به جای نور، امواج رادیویی تابش می‌کند و این امواج فقط از قطب شمال و جنوب مغناطیسی آن پخش می‌شوند. چون این چراغ قوه به دور خود می‌چرخد، ما امواج رادیویی آن را مثل یک چراغ چشمک‌زن می‌بینیم، انگار که فانوس دریایی دوردستی در اعماق کیهان وجود دارد. هر گاه یکی از قطب‌های میدان از مقابل ما می‌گذرد، امواج رادیویی آن به ما می‌رسد. تابش ستاره‌ی نوترونی در طول موج‌های گوناگونی نظیر امواج رادیویی، نور مرئی، پرتوهای ایکس و گاما می‌باشد.

در زیر می‌توانید یک ستاره‌ی نوترونی را مشاهده کنید که به دلیل چرخش سریعش از روی زمین این طور به نظر می‌رسد که تابش‌های این ستاره خاموش و روشن می‌شود در حالی که همان طور که مشخص است، تابش‌های این ستاره خاموش و روشن نمی‌شود و دلیل این مشاهده به خاطر چرخش و دوران بسیار سریع آن است.

سرانجام سحابی بازمانده از انفجار ابرنواختری طی چنده ده هزار سال در فضا پخش خواهد شد و ستاره‌ی نوترونی همه‌ی انرژی خود را از دست می‌دهد و چون توده‌ی تاریکی از ماده که تنها میدان گرانشی، گرداگردش وجود دارد، در فضا حرکت خواهد کرد.

● تپ اختر

اگر محور مغناطیسی ستاره‌ی نوترونی (از دیدگاه زمین) دارای شیب خاصی باشد، علائم خاموش و روشن شدن ستاره‌ی چرخان به دور خود را می‌توان از زمین تشخیص داد. این امر در سال ۱۹۶۷، اخترشناس انگلیسی آنتونی هیویش و دستیارش ژاکلین بِل را به کشف نخستین ستاره‌ی نوترونی رهنمون ساخت.

هیویش و بِل سرگرم انجام آزمایشی برای ردیابی اختروَش‌ها که اجسامی فوق‌العاده دور و درخشنده‌اند بودند که جسم مرموزی با علائم تپشی بسیار منظم را کشف کردند. آن‌ها همچنین، علامت‌های مشابهی را که از بخش‌های دیگر آسمان می‌رسید پیدا کردند، از جمله، از جایی که می‌دانستند انفجار ابرنواختری در آن رخ داده است. آن‌ها با کمک اخترشناسی به نام تامس گولد دریافتند که علامت‌های یاد شده، با الگوی ‌پیش‌بینی شده برای ستاره‌های نوترونی جور در می‌آید. آن‌ها این ستاره‌های نوترونی چشمک‌زن را تپ اختر (مخفف تپنده اختر) نامیدند.

از آن زمان تا کنون تقریباً ۱۰۰۰ تپ اختر فهرست شده است، از جمله در بسیاری از مکان‌هایی که پیش از آن ابرنواختر شناخته شده‌ای به وقوع پیوسته است. آهنگ تپش ستاره‌های نوترونی رصد شده، دامنه‌ای از ۵/۱ میلی ثانیه تا ۴ ثانیه دارد. دانشمندان معتقدند که بیش از ۱۰۰ هزار تپ اختر فعال در کهکشان‌ ما موجود است.

● یک ستاره‌ی نوترونی در سحابی خرچنگ

یک هزار سال پیش منجمان آسیای شرقی در چین و ژاپن تا رصدگران سرخپوست آمریکای شمالی ستاره‌ی بسیار درخشانی را در آسمان دیدند و ثبت کردند که پیش از آن هرگز پدیدار نشده بود. ستاره‌ی نو در شب‌های نخست چندین بار پرنورتر از سیاره‌ی زهره می‌درخشید.

در سال ۱۰۵۴ میلادی نور انفجار ابرنواختری پایان عمر ستاره‌ای پرجرم در صورت فلکی ثور به زمین رسید. درخشش ابرنواختر دیری نپایید و ستاره‌ی خیره کننده پس از مدتی از نظرها پنهان شد. اما لایه‌های گاز بیرونی ستاره با انتشار در فضا سحابی زیبایی را در اطراف هسته ستاره ایجاد کردند. اکنون این گازهای در حال گریز در فضا را با نام سحابی خرچنگ یا M۱ (نخستین جرم فهرست مسیه) می‌شناسیم. نام خاص خود را به دلیل رشته‌های متعدد گاز در لبه‌های در حال گسترش سحابی گرفته است که به مانند دستان و پاهای خرچنگ در اطراف لاک بیضی مانند آن دیده می‌شود.

یکی از شاهکار‌های منتشر شده تلسکوپ فضایی هابل تصویری اعجاب انگیز از سحابی خرچنگ است. این تصویر حاصل ۲۴ تصویر گرفته شده با هابل از بخشهای مختلف سحابی (در اواخر سال ۱۹۹۹ و اوایل سال ۲۰۰۰ میلادی) است که پس از مدت‌ها پردازش و ترکیب موزاییکی سرانجام با تصاویر گرفته شده با تلسکوپهای ۸ متری VLT در شیلی ترکیب شده و دقیق‌ترین نمای گرفته شده از سحابی خرچنگ به دست آمده است.

سحابی خرچنگ در فاصله‌ی ۶۵۰۰ سال نوری از زمین است و از قدر مجموع ۸ به دور از نور شهرهای بزرگ با تلسکوپ‌های آماتوری نیز دیده می‌شود. پهنای واقعی سحابی ۱۱*۵ سال نوری است و گازها با سرعت بیش از ۱۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه در حال گسترش در فضا هستند. در مرکز سحابی ستاره‌ای نوترونی است که در این تصویر هابل فقط نشانی از دو فوران سریع و انفجار مانند آن و گاز اطراف آن دیده می‌شود. این ستاره نوترونی تپ اختری است که در هر ثانیه ۳۰ بار به دور خود می‌گردد.

علیرضا سرمدی