در چهارم جولای ۱۰۵۴ قبل از میلاد، اخترشناسان چینی یک “ستاره‌ی مهمان” نزدیک ستاره‌ی زتا-ثور در صورت فلکی ثور مشاهده کردند. آن‌ها یادداشت کرده‌اند به اندازه‌ای روشن بود که در روز بدرخشد. جان بویس در سال ۱۷۳۱ یک سحابی درخشان در محل گزارش شده دید، در حالی که چالز مسیه رصد خود را در ۱۷۵۸ ثبت کرد. ویلیام پارسون، ارل سوم راس، با استفاده از تلسکوپ ۷۲ اینچی آینه‌ای ۴ تنی خود که با نام “لوایتان پارسونتون” شناخته می‌شود، نوشت که سحابی شبیه چنگال‌های یک خرچنگ است.

دیدگاه جمع بیان می‌کند که این سحابی بازمانده‌ای از یک انفجار ابرنواختری است. آنچه به طور معمول یک تپ‌اختر نامیده می‌شود ابتدا در مرکز سحابی خرچنگ توسط اخترشناسان امواج رادیویی در سال ۱۹۶۸ کشف شد. متعاقباً، فهمیدند که به خوبی یک چشمه‌ی تابش نور مرئی و پرتو ایکس نیز می‌باشد. تپ‌اختر سحابی خرچنگ ۳۰ بار در ثانیه چشمک می‌زند، ستاره‌ی مرکزی باید  ۳۰ بار در ثانیه بچرخد.

در تصویر بالای صفحه، الکترون‌هایی که با انرژی بالا شتاب گرفته‌اند با رنگ آبی نشان داده شده‌اند، و با انرژی کم‌تر با رنگ بنفش. داده‌های ماهواره فرمی بالاترین انرژی الکترون‌ها را در نزدیکی مرکز سحابی ثبت کرده‌است. پرانرژی ترین الکترون‌هایی که تا کنون ثبت شده‌اند.

ستارگان نوترونی قرار است به سوالات مربوط به رفتار غیر عادی تپ‌اخترها پاسخ دهند، مخصوصاً وقتی در یک بازه‌ی زمانی کوتاه نوسان می‌کند، مانند تپ‌اختر سحابی خرچنگ. چنین تصور می‌شود که آن‌ها باقی مانده‌‍‌ای هستند پس از آن که ستارگان لایه‌های بیرونی خود را در انفجارهایی قدرتمند به بیرون پرتاب می‌کنند و یک هسته‌ی ابر چگال برجای می‌گذارند. تمام الکترون‌های برجای مانده از هسته‌ی ستاره توسط گرانش فشرده می‌شوند تا در هسته با پروتون‌ها ترکیب شوند، و ماده‌ای بسیار چگال را تشکیل می‌دهند که یک قاشق چای خوری از آن در زمین میلیاردها تن وزن خواهد داشت.

چنین فرض می‌شود که تپ‌اخترها وقتی شکل می‌گیرند که میدان مغناطیسی ستاره‌ی نوترونی بیش‌تر از ۱۰ به توان ۱۵ گاوس باشد. در مقایسه، میدان مغناطیسی زمین یک و نیم گاوس است. شواهد ستاره‌ی نوترونی غیر مستقیم هستند، با این حال، هیچ‌کدام تا به حال رصد نشده‌اند. چیزی که رصد شده میدان مغناطیسی قدرتمندی است که در کسری از ثانیه می‌تپد. نظریه ستاره‌ی الکتریکی پیشنهاد می‌دهد که ستارگان نوترونی اجسامی خیالی هستند. کیهان شناسی وابسته بر تنها گرانش، به آن نیاز دارد زیرا نیروی ایجاد شده از چرخش میلیاردها میلیون تن به سرعت چرخش دریل باعث می‌شود تا ستاره خود را از هم جدا کند.

یکی از سخت‌ترین مشکلات همراه با ستارگان نوترونی تجاوز آن‌ها از اصل “جزیره‌ی ثبات” است. تعداد نوترون‌هایی که بر تعداد پروتون‌های هسته‌ی عناصر غلبه می‌کند یک نسبت تقریباً یک به یک برای عناصر سبک و برای عناصر سنگین‌تر تقریباً یک و نیم به یک را نشان می‌دهد. هر چیزی خارج از این حد، خود به خود رو به زوال می‌رود تا به تعادل برسد. تعداد بسیار اندکی نوترون و اتم، پروتون منتشر می‌کنند تا جایی که تثبیت گردند، یا بلعکس. بنابراین، هسته‌ی اتمی که تنها از نوترون‌ها تشکیل شده است، ناپایدار بوده و بلافاصله از بین می‌رود.

از وقتی که میدان‌های مغناطیسی توسط جریان‌های الکتریکی القاء می‌شوند، باید الکتریسیته در میدان‌های قدرتمند یک تپ‌اختر تولید شود. این “جریان‌های خورنده” باید همچنین بخشی از یک مدار باشد، از آن جایی که جریان الکتریکی مداوم باید در یک مدار کامل جاری شود. طرفداران جهان الکتریکی گمان می‌کنند که نوسانات در تپ‌اخترها توسط اثرات تشدید شده در این مدارات پدید آمده است. انتشار ناگهانی انرژی الکتریکی ذخیره شده در یک ” لایه‌ی دوتایی” مسئول طغیان‌های پر انرژی‌شان است.

در حالی که بارهای الکتریکی در میان ابرهای غباری پلاسما در جریان‌اند، اثر بیو-ساوار رشته‌های خطی را کنار هم قرار می‌دهد، و مناطق فشرده سازی به نام “زد-پینچ” یا “گره‌های بنت” را شکل می‌دهند. بسته به آن که چه مقدار الکتریسیته در مدار جاری است، جایی که چگالی جریان حداکثر باشد میدان مغناطیسی ستاره به بیشترین حد خود می‌رسد. شبیه‌تر به نظر می‌رسد تپ‌اخترها نمایشگاهی از تجمع عظیمی از الکتریسیته متمرکز توسط اثر یک “تفنگ پلاسما” برگزار کرده‌اند.

مواد ابرچگال و چرخش‌های زیاد الزامی نیستند. الکتریسیته‌ی جاری در مدار یک توضیح منسجم برای رفتار تپ‌اخترها فراهم می‌کند که شامل شعله زنی‌های اشعه گاما نیز می‌باشد، و با نظریات الکترومغناطیس مورد قبول نیز مطابق است.

استفان اسمیت

ترجمه: پرهام سعیدی

Electronic Nebula – Translator: Parham Saeedi

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