مطالعات جدید به بررسی ضربان‌های تپ‌اختر میلی‌ثانیه‌ای PSR J1023+0038 می‌پردازد

ستاره شناسان اروپایی مشاهدات پرتو ایکس و نوری یک تپ اختر میلی ثانیه ای انتقالی به نام PSR J1023+0038 را انجام داده اند. نتایج کمپین رصدی که در arXiv.org منتشر شد، بینش های مهمی را در مورد منشأ تپش های این منبع به دست می دهد.

به گزارش سیناپرس همدان، تپ اخترها ستارگان نوترونی بسیار مغناطیسی هستند و پرتویی از تابش الکترومغناطیسی ساطع می کنند. سریع ترین تپ اخترها با دوره های چرخش کمتر از 30 میلی ثانیه به عنوان تپ اخترهای میلی ثانیه ای (MSP) شناخته می شوند. اخترشناسان تصور می‌کنند که آنها در سیستم‌های دوتایی زمانی تشکیل می‌شوند که جزء پرجرم‌تر در ابتدا به یک ستاره نوترونی تبدیل می‌شود که سپس به دلیل تجمع ماده از ستاره ثانویه به چرخش در می‌آید.

برخی از تپ اخترهای میلی ثانیه ای بین حالت های دوتایی اشعه ایکس با جرم کم (LMXB) و تپ اختر میلی ثانیه ای رادیویی (RMSP) تغییرمی کنند. این منابع را تپ اخترهای انتقالی میلی ثانیه ای (tMSP) نامیدند. مشاهدات نشان می دهد که tMSP ها به طور کلی ستارگان نوترونی ضعیف مغناطیسی شده با سرعت در حال چرخش هستند که در عرض چند روز بین دو حالت نوسان می کنند. چنین رفتاری ممکن است توسط مکانیسم های فیزیکی متفاوتی ایجاد شود.

PSR J1023+0038 که در فاصله 4000 سال نوری از زمین قرار دارد، تنها یکی از سه tMSP است که تاکنون شناسایی شده است. دوره چرخشی آن تقریباً 1.688 میلی ثانیه است و دوره مداری آن 0.198 روز تخمین زده می شود. PSR J1023+0038 اولین MSP است که به عنوان یک تپ اختر نوری مشاهده شده است.

PSR J1023+0038 تپش‌های نوری و اشعه ایکس را به نمایش می‌گذارد که برای اولین بار به طور همزمان در حالت‌های پرتو ایکس شناسایی شدند، اما زمانی که منبع در حالت‌های پایین منتقل می‌شد ناپدید شدند، که مکانیسم انتشار رایجی را نشان می‌دهد. تا به امروز، این تپ اختر تنها tMSP با انتشار پالس قابل تشخیص در باند نوری باقی مانده است.

به منظور درک بهتر مکانیسم انتشار در پشت پالس های نوری و اشعه ایکس PSR J1023+0038، تیمی از ستاره شناسان به رهبری جولیا ایلیانو از رصدخانه نجومی رم در ایتالیا، تصمیم گرفتند تاخیر فاز بین پالس‌ها را در باندهای نوری و اشعه ایکس مطالعه کنیم، به این امید که مکانیسم‌های فیزیکی که باعث آن می‌شوند را روشن کنند.

محققان در این مقاله نوشتند: ما یک تحلیل زمان بندی دقیق از مشاهدات همزمان یا شبه همزمان در باند اشعه ایکس، به دست آمده با ماهواره های XMM-Newton و NICER، و در باند نوری، با فتومترهای سریع SiFAP2 انجام دادیم.

این مطالعه نشان داد که پالس‌های نوری PSR J1023+0038 دارای دامنه‌های پالس rms کلی در حدود 0.1-0.8٪ هستند، در حالی که دامنه‌های پالسی کل rms اشعه ایکس در محدوده 4.3-10.8٪ است. مشخص شد که پالس های نوری تقریباً 150 میکروثانیه نسبت به پالس های اشعه ایکس تاخیر دارند.

نتایج نشان می‌دهد که تاخیر فاز بین پالس‌های نوری و اشعه ایکس در محدوده‌ای از مقادیر محدود (۰ تا ۲۵۰ میکروثانیه) در بازه‌های زمانی حدود ۵ سال قرار دارد. این یافته نشان می دهد که هر دو تپش از یک منطقه سرچشمه می گیرند و مکانیسم های انتشار آنها به هم مرتبط هستند.

اخترشناسان فرض می کنند که سناریوی سحابی تپ اختر مینی shock-driven محتمل ترین فرضیه ای است که می تواند منشأ تپش های نوری و اشعه ایکس PSR J1023+0038 را توضیح دهد. این سناریو نشان می‌دهد که پالس‌ها توسط تشعشعات سنکروترون ساطع شده از شوکی ایجاد می‌شوند که در جایی که باد تپ‌اختر راه راه با دیسک برافزایشی، در حدود 100 کیلومتری تپ‌اختر، برخورد می‌کند، ایجاد می‌شود.

منبع: phys.org

مترجم: سید سپهر ارومیهء