پالسار‌ها ؛ رقص نور در تاریکی فضا

ستاره‌های پالسار یکی از عجیب‌ترین و هیجان‌انگیزترین اجرام آسمانی هستند. این ستاره‌ها مانند فانوس‌های دریایی کیهانی عمل می‌کنند و با نظم خاصی به فضا نور می‌فرستند. اما داستان آنها چیست و چگونه به وجود می‌آیند؟

پالسارها نوعی ستاره‌ی نوترونی هستند. ستاره‌های نوترونی باقی‌مانده‌ی انفجارهای ابرنواختری (Supernova) می‌باشند. هنگامی که یک ستاره‌ی بسیار بزرگ (بزرگ‌تر از خورشید ما) به پایان عمر خود می‌رسد، منفجر می‌شود و لایه‌های بیرونی خود را به فضا پرتاب می‌کند. چیزی که باقی می‌ماند، یک هسته‌ی فوق‌العاده فشرده به نام ستاره‌ی نوترونی است. اگر این ستاره‌ی نوترونی بچرخد و پرتوهای انرژی از قطب‌های خود ساطع کند، به آن پالسار می‌گویند.

پالسارها به دلیل میدان‌های مغناطیسی قوی و چرخش سریع خود معروف هستند. آنها پرتوهای انرژی (معمولاً امواج رادیویی) را از قطب‌های خود به فضا می‌فرستند. از آنجا که محور چرخش و محور میدان مغناطیسی آنها هم‌خط نیست، این پرتوها مانند نور فانوس دریایی به نظر می‌رسند که مرتباً روشن و خاموش می‌شوند. به همین دلیل، هنگامی که از زمین به آنها نگاه می‌کنیم، به نظر می‌رسد که در حال چشمک زدن هستند.

چند فکت از پالسارها..

برخی از پالسارها می‌توانند در یک ثانیه صدها بار به دور خود بچرخند! به عنوان مثال، پالساری به نام PSR J1748-2446ad هر ثانیه ۷۱۶ بار می‌چرخد! این سرعت بسیار بیشتر از یک مخلوط‌کن آشپزخانه است.

یک قاشق چای‌خوری از مواد تشکیل‌دهنده‌ی یک ستاره‌ی نوترونی (یا پالسار) حدود یک میلیارد تن وزن دارد! این بدان معناست که اگر بتوانید یک تکه از آن را بردارید، وزن آن به اندازه‌ی یک کوه خواهد بود.

پالسارها آنقدر دقیق هستند که دانشمندان از آنها به عنوان ساعت‌های کیهانی استفاده می‌کنند. آنها با دقت فوق‌العاده‌ای چشمک می‌زنند و حتی از دقیق‌ترین ساعت‌های ساخت بشر نیز بهتر هستند.

اولین پالسار در سال ۱۹۶۷ توسط یک دانشجوی دکترا به نام جوکلین بل برنل کشف شد. آنها ابتدا فکر کردند که این سیگنال‌ها ممکن است از موجودات فضایی باشد و به آن اسم مستعار "LGM-1" (مخفف Little Green Men یا آدم‌های کوچولوی سبز) دادند! اما بعداً فهمیدند که این سیگنال‌ها از یک ستاره‌ی نوترونی می‌آید.

بله، درست شنیده‌اید! برخی از پالسارها سیاره‌هایی دارند که به دور آنها می‌چرخند. اولین سیاره‌های فراخورشیدی (سیاره‌هایی خارج از منظومه‌ی شمسی) که کشف شدند، به دور یک پالسار به نام PSR B1257+12 می‌چرخیدند. این سیاره‌ها احتمالاً پس از انفجار ابرنواختری به وجود آمده‌اند و از بقایای مواد آن ستاره‌ی اصلی تشکیل شده‌اند.

برخی از پالسارها به مرور زمان سرعت چرخش خود را کم یا زیاد می‌کنند. به این پدیده "لغزش" (Glitch) می‌گویند. دانشمندان فکر می‌کنند این اتفاق به دلیل تغییرات داخلی ستاره‌ی نوترونی رخ می‌دهد، مثلاً هنگامی که لایه‌های بیرونی و درونی ستاره با سرعت‌های متفاوتی می‌چرخند.

برخی از پالسارها در سیستم‌های دوتایی (Binary Systems) قرار دارند و به دور یک ستاره‌ی دیگر یا حتی یک پالسار دیگر می‌چرخند. این سیستم‌ها برای دانشمندان بسیار جالب هستند، زیرا می‌توانند اطلاعات زیادی درباره‌ی گرانش و امواج گرانشی به ما بدهند. یک مثال معروف، سیستم دوتایی PSR B1913+16 است که کشف آن منجر به دریافت جایزه‌ی نوبل فیزیک در سال ۱۹۹۳ شد.

اگر یک ستاره‌ی نوترونی (یا پالسار) به اندازه‌ی کافی مواد جذب کند، می‌تواند به یک سیاه‌چاله تبدیل شود. این اتفاق هنگامی رخ می‌دهد که جرم ستاره از حد معینی (به نام حد تولمن-اوپنهایمر-ولکوف) بیشتر شود.

دانشمندان از پالسارها برای ایجاد یک نقشه‌ی سه‌بعدی از کهکشان راه‌شیری استفاده کرده‌اند. از آنجا که پالسارها سیگنال‌های بسیار دقیقی می‌فرستند، می‌توان از آنها برای اندازه‌گیری فاصله‌ها و موقعیت‌ها در کهکشان استفاده کرد.

یک روز ممکن است فضانوردان از پالسارها برای جهتیابی در فضا استفاده کنند. از آنجا که سیگنال‌های آنها بسیار دقیق و قابل پیش‌بینی هستند، می‌توانند مانند یک سیستم GPS کیهانی عمل کنند و به فضاپیماها کمک کنند تا موقعیت خود را در فضا مشخص کنند.

برخی از پالسارها به قدری انرژی ساطع می‌کنند که می‌توانند در عرض یک ثانیه بیشتر از انرژی‌ای که خورشید ما در یک هفته تولید می‌کند، آزاد کنند! این انرژی معمولاً به شکل پرتوهای ایکس یا گاما است.

برخی از پالسارها بسیار از ما دور هستند، اما سیگنال‌های آنها آنقدر قوی است که حتی از فاصله‌ی صدها یا هزاران سال نوری نیز می‌توانیم آنها را تشخیص دهیم. به عنوان مثال، پالسار Vela که حدود ۱۰۰۰ سال نوری از ما فاصله دارد، هنوز به وضوح دیده می‌شود.

دانشمندان فکر می‌کنند که مطالعه‌ی پالسارها می‌تواند به ما کمک کند تا ماده‌ی تاریک (Dark Matter) را بهتر درک کنیم. ماده‌ی تاریک یک چیز مرموز است که حدود ۲۷٪ از کیهان را تشکیل داده است، اما ما نمی‌توانیم مستقیماً آن را ببینیم. پالسارها می‌توانند به ما سرنخ‌هایی درباره‌ی اثرات گرانشی ماده‌ی تاریک بدهند.

پالسارها بسیار طولانی‌عمر هستند. برخی از آنها می‌توانند صدها میلیون یا حتی میلیاردها سال به چشمک زدن ادامه دهند. البته سرعت چرخش آنها به مرور زمان کم می‌شود و در نهایت ممکن است به یک ستاره‌ی نوترونی ساده تبدیل شوند.

پالسارها نه تنها جذاب هستند، بلکه برای دانشمندان بسیار مهم‌اند. آنها به ما کمک می‌کنند تا درباره‌ی گرانش، ماده‌ی فشرده و حتی ساختار فضا-زمان بیشتر بدانیم. به عنوان مثال: دانشمندان از پالسارها برای آزمایش نظریه‌ی نسبیت عام اینشتین استفاده می‌کنند. آنها می‌توانند به ما در کشف امواج گرانشی کمک کنند.

خوشبختانه، پالسارها از ما بسیار دور هستند و خطری برای زمین ندارند. اما اگر خیلی به آنها نزدیک شوید، پرتوهای قوی آنها می‌تواند خطرناک باشد. بنابراین بهتر است از فاصله‌ی امن به آنها نگاه کنیم.