از دیدگاه فیزیک هسته ای، سحابی سیاره ای نتیجه ی مرگ ستاره ایست که ذخایر هیدروژن و هلیوم خود را به اتمام رسانده و تحت فشار گرانشی اش در خود فرو میریزد.انفجار ستاره ،هسته را از هم می گسلد و مقدار زیادی از جرم ستاره را به فضا پرتاب میکند.

از زمان کشف نخستین سحابی سیاره ای (حدود ۲۰۰سال پیش و یا کمی بیشتر) تا کنون ، این سحابی ها  دارای رفتار و ویژگی هایی بوده اند که به راحتی قابل توضیح نیستند. آنها از خود ساختار هایی حلقه  مانند مارپیچی، حباب ها، جت ها، لوب ها و برخی ویژگی های دیگر را از خود نشان می دهند. مدل استاندارد معتقد است این سحابی ها از گاز داغ تشکیل شده اند و شکل ظاهری (مورفولوژی یا ریخت شناسی) انها تحت تاثیردوعامل میباشد.اولی شوک موجی ناشی از انفجار ستاره و دومی فشار باد های ستاره ای که در میان انها می وزند .در بعضی موارد شکل سحابی را “شبه باد نما” مینامند زیرا که براثر وزش بادستاره ای قوی ،این شکل به خصوص را به خود گرفته است.

در یکی از پژوهش های دانشگاه کرنل که توسط محققان تلسکوپ فضایی هابل صورت گرفته، سحابی PN G311.0+02.4 را اینگونه توصیف میکنند”… یک جرم غیرعادی با مرکزی برجسته متمایل به بیضی که تابش میکند” و خاصیت ضعیف دوقطبی دارد.

فیزیکدانان انتظار داشتند که به دلیل اشعه ی ماورائ بنفش ساطع شده از کوتوله ی سفیدی که در مرکز ان واقع است مواد سحابی بدرخشند. ولی ،هیچ ستاره  و پرتوی فرابنفشی در انجا شناسایی نشد.

حلقه ی سحابی (پوسته ی کروی)حاوی یک جفت ستاره میباشد که حول مرکز جرمشان در حال حرکتند به طوری که هر پنج روز یکبار،یک دور کامل را طی مینمایند.این ستاره ها در حدود صد برابر درخشانتر و تقریبا سه برابر داغ تر از خورشید هستند.با اینکه این ستاره ها خیلی داغ و درخشان اند ولی مقدار تابش انها به اندازه ی کافی قدرتمند نیست که بتواند چنان انرژی ای را به سحابی منتقل کند. طبق نظر دانشمندان دانشگاه کرنل تنها پرتوهای فرابنفش گسیل شده از کوتوله ی سفید گم شده میتواند چنین درخششی را در سحابی ایجاد نماید.

نظریه ها و مدل های رایج فعلی، هنوز مکانیسم مشخصی برای سحابی ها و تابش پرانرژی انها سراغ ندارند.و هنوز چگونگی پرتاب شدن لایه های بیرونی ستاره به فضا و خارج شدن ساختارهای چندقسمتی از دو سر محور قطبی این سحابی ها را نمیدانند.دلیل این است که سحابی ها از پلاسما تشکیل شده اند و نه گازهای داغ! گاز ها از قوانین حرکت جنبشی تبعیت میکنند.به این صورت که مولکول ها در اثر انرژی گرمایی با یکدیگر برخورد مینمایند و براثرانرژی جنبشی حاصل از برخورد با ذرات پرسرعت دیگر،شتاب میگرند.

رفتار پلاسما بیشتر ازانکه از قوانین نیوتنی پیروی کند ،تابع قوانین الکتریسیته میباشد.ستاره ها در جریان های بیریکلندی که در میدان های بزرگی درون کهکشان جریان دارند شکل میگیرند.اثر پینچ بنت باعث فشرده شدن پلاسما ، مشتعل شدن ستاره و تشکیل جریان های حلقوی به دور استوای ستاره ای درون این خطوط انتقال کیهانی ،میشود.در واقع چگالی جریان الکتریکی باعث میشود که پلاسما در حلقه ها و پوسته ی سحابی ها شروع به درخشش نماید.

طبق مدل الکتریکی این سحابی از دور ساختاری شبیه ساعت شنی دارد.ستاره ی دوتایی در مرکز این سحابی صفحه ای سیال در پهنه ی استوایی سیستم ایجاد مینماید که ستاره شناسان به اشتباه انرا “باد ستاره ای”مینمامند.این احتمال وجود دارد که جریان های بیریکلند درون این دیسک گازی  به دور ستاره ی دوتایی در مناطقی که چگالی بسیار بیشتری دارد ،حرکت نماید و باعث درخشش ان به شکل حلقه ای درخشان شود. مانند تابش نورافکن روی ابرها در اسمان .همان طور که مشاهدات تایید می نمایند، این حلقه بر اثر تابش پرتوهای فرابنفش نمیدرخشد.

از انجا که پلاسما در تجربیات ازمایشگاهی به صورت ساختارهای سلولی که توسط دیواره های نازکی از لایه هایی با بار مخالف (لایه های دوتایی )ازهم جدا میشوند، محتمل است که چنین اتفاقی نیز در سحابی ها رخ بدهد.

هانس الفون در کتاب خود مینویسد:فضا در حالت کلی ساختار سلول مانندی دارد و همچنین مشاهده ی مستقیم این دیواره ی سلولی(صفحه ی سیال)تا زمانی که فضاپیمایی به درون ان نفوذ ننماید،نیز ناممکن است. این بدین معناست که ما نمیتوانیم امیدوار باشیم که این دیواره ی سلولی را مستقیما شناسایی کنیم و یا اندازه ی انرا تخمین بزنیم.نتیجه گیری کلی در مورد  ساختاری که نمیتوانیم به طور مستقیم شناسایی کنیم نیز،امری ناخوشایند است.اما در عوض نتیجه ای که از روی فرضیات میتوان گرفت این است که ،پلاسما در مناطق بسیار دورتر دارای خواصی ست که به شدت با ان چیزی که در اطراف خود میبینیم متفاوت است.(هانس الفون،پلاسمای کیهانی،فصل دوم،جریان های الکتریکی در پلاسمای فضایی)

همچنین پروفسور دونالد اسکات در کتاب خود به نام اسمان الکتریکی این موضوع را به روشنی بیان میکند ، که یک سحابی سیاره ای از بارهای اضافه الکتریکی در یک ستاره تاثیر میپذیرند- یک ستاره ی عادی از فشار های غیر عادی الکتریکی تاثیر می پذیرد و فعال می باشد .ساختار های رشته ای ،حلقوی و سلولی مشاهده شده،همگی از ویژگی های رفتار پلاسما هستند.

استفان اسمیت

مترجم: فاطمه طهماسبی

درباره تصویر:

Conventional understanding of planetary nebula PN G311.0+02.4 evolution. Credit: NASA/Hubble Space Telescope

Cellular Plasmas

Translator: Fatemeh Tahmasebi

]]> http://persiantbolts.com/%d9%be%d9%84%d8%a7%d8%b3%d9%85%d8%a7%db%8c-%d8%b3%d9%84%d9%88%d9%84%db%8c/feed/ 0 http://persiantbolts.com/%d9%85%da%af%d9%86%d8%aa%d8%a7%d8%b1%d9%87%d8%a7%db%8c-%d8%b9%d8%ac%db%8c%d8%a8/ http://persiantbolts.com/%d9%85%da%af%d9%86%d8%aa%d8%a7%d8%b1%d9%87%d8%a7%db%8c-%d8%b9%d8%ac%db%8c%d8%a8/#comments Fri, 01 Apr 2016 21:34:53 +0000 http://persiantbolts.com/?p=620 گفته می شود که یک میدان مغناطیسی مارپیچی در یک مگنتار نهفته است.

مگنتار ها معمولا به عنوان تپنده های اشعه ی ایکس (AXP) یا (soft gamma repeaters (SGR طبقه بندی می شوند. همانظورکه نظریه های متعارف استدلال می کنند، آن ها هنگامی که بزرگی میدان مغناطیسی ستارگان نوترونی به بیش از۱۰^۱۵ گاوس برسد، تشکیل می شوند. میدان مغناطیسی زمین در حدود ۱٫۵ گاوس است، بنابراین این تپنده های مغناطیسی به طور شگفت آوری منایع قدرتمندی هستند. اما باید تاکید کرد، هر چند شواهد غیرمستقیم هستند و هیچ ستاره ی نوترونی تا به حال مشاهده نشده است.

براساس خبر منشر شده درباره یکی از مگنتارها، محققانی که با رصدخانه ی اشعه ایکس سوزاکو کار می کنند یک میدان مغناطیسی مارپیچی که در یک مگنتار نهفته است را کشف کرده اند. سوزاکو در ۱۰ ژوئیه ۲۰۰۵ پرتاب شد. نشت هلیوم باعث شد که سیستم خنک کننده ی طیف سنج اشعه ایکس در بیست و نهم ژوئیه و دوباره در هشتم اوت به خوبی عمل نکند. با این حال، پردازنده سوزاکو یک طیف سنج تصویر برداری اشعه ایکس و یک آشکارساز قوی اشعه ایکس هست، بنابراین ماموریتش برای استفاده از آشکارساز های باقی مانده دوباره از سرگرفته شد.

آنچه متخصصان این ماموریت کشف کردند یک مگنتار به نام ۴U 0142+61 بود که رفتاری مانند مگنتار را از خود بروز نمی دهد. تصور می شود مگنتارها بسیار پایدار هستند و مانند فانوسی در فضا عمل می کنند، که چشمک هایی با فواصل زمانی مساوی می زنند. با این حال، ضربان های ۸٫۷ ثانیه ای ۴U 0142+61 بی نظمی هایی را نشان می دهد: که بعضی اوقات سیگنال هایش زودتر و بعضی اوقات کمی دیرتر دریافت می شوند. مگنتارها برای مدل های اخترفیزیکی بسیار مهم هستند چراکه به عنوان ابزارهای اندازه گیری استفاده می شوند. تصور می شود آنهایی که با فاصله ی معین، با تغییرات درخشندگی شان همراه هستند، تابلو های جاده ای در فضا باشند، به طوری که فاصله های ستارگان دیگر با همین روش مشابه قابل اندازه گیری هستند.

تنها توضیحی که تیم سوزاکو توانستند ارایه دهند این بود که میدان های مغناطیسی مارپیچی شدید به اندازه ی بیش از ۱۰^۱۲ تسلا در حال فشرده کردن ستاره ی تپنده به صورت یک توپ فوتبال هستند، که باعث می شود از خود حرکتی تقدیمی نشان دهد ، درست مانند پاس مارپیچی بازیکن خط حمله ی فوتبال[آمریکایی] که به مقدار کمی در هوا تلوتلو می خورد.

در واقع آنچه ستاره شناسان رصد کرده اند میدان های مغناطیسی شدید و موضعی هستند که مانند ۴U 0142+61 درکسری از ثانیه تپش می کنند. برخی مگنتار ها در حال انتشار انفجار اشعه گاما که به عنوان لرزه ی ستاره ای یاد می شوند کشف شده اند. از آنجاکه جرم در واحد حجم در یک مگنتار بسیار بزرگ است، هر حرکت سریع در پوسته باعث ایجاد اتصال مجدد مغناطیسی شدید شده که اشعه ی گاما تولید می کند. علی رغم مشکلات موجود با مسئله ی اتصال مجدد مغناطیسی، مگنتار ها نسخه ای از سازه های خیالی هستند که به وسیله ی اخترفیزیکدانان برای توضیح رویداد های پرانرژی بدون گرانش کافی مطرح شده اند.

یک واقعیت به خوبی تثبیت شده وجود دارد که میدان های مغناطیسی از جریان های الکتریکی ناشی می شوند. بنابراین، باید یک جریان الکتریکی در حال تولید میدان قوی در مگنتارها وجود داشته باشد. این نیز مسلم است که جریان ورودی باید در یک مدار وجود داشته باشد، از این رو بار الکتریکی پایدار می تواند فقط از آن طریق حرکت کند.

بسیاری از مقالات تصویر روز (TPOD) به نظریه ی ستارگان نوترونی پرداخته است، که بو طور کلی قوانین فیزیک کلاسیک را نقض می کنند. پروفسور دونالد اسکات، نویسنده ی کتاب آسمان الکتریکی، می نویسد: ستاره ی نوترونی در عین حال یک فانتزی دیگر است که در این زمان مصرانه از آن به منظور اجتناب از روبه رو شدن با این ایده که دشارژ های مگنتاری پدیده های الکتریکی هستند، کمک می گیرند. یک هسته یا اتم آزاد باردار که فقط از نوترون ساخته شده در هیچ آزمایشگاهی هرگز با هم ترکیب نشدند. در واقع، جستجوی کلمه ی نوترونیوم در وب به جای مباحث واقعی وعلمی ، بازی های کامپیوتری را خواید یافت. واپاشی نوترون های تنها به جفت های پروتون-الکترون در کمتر از ۱۴ دقیقه، مجموعه های دویا چند نوترونی شبیه به اتم که بلافاصله از هم جدا می شوند.

پروفسور اسکات، نویسنده کتاب آسمان الکتریکی پیشنهاد می کند که مگنتارها نوسانگر های آرامی هستند؛ فرکانس های تپ هایشان مکانیکی نیست. در عوض، آن ها از محیط الکتریکی خازنی، مقاومتی و القایی اطراف ستاره ناشی می شوند. حرکت الکتریسیته از طریق مدارات توضیح منسجمی را ارایه می دهد که سازگار با نظریه های قابل قبول الکترومغناطیسی و همچنین با آزمایش های آزمایشگاهی هستند.

برای ستاره شناسان که گزارش کشف میدان مغناطیسی مارپیچی که در یک مگنتار نهفته است به مثابه گزارش کشف اسب تک شاخی با دمی بافته است.

استفان اسمیت

ترجمه: فرزین حسینی

Precessional Magnetar

Stephan Smith, Translator: Farzin Hosseini