دانشمندان پرانرژی‌ترین پرتوهای گاما از یک تپ‌اختر را کشف کردند

اخترشناسان با استفاده از رصدخانه H.E.S.S در نامیبیا پرانرژی‌ترین پرتوهای گاما را از یک ستاره مرده به نام تپ اختر یا تپار کشف کردند. انرژی این پرتوهای گاما به ۲۰ ترا-الکترون‌ولت یا حدود ۱۰ تریلیون برابر انرژی نور مرئی می‌رسید. به‌سختی می‌توان این مشاهده را با نظریه تولید این پالس‌های پرتو گاما تطبیق داد.

تپ اختر چیست؟

تپ اخترها بقایای ستارگانی هستند که در یک ابرنواختر منفجر شده‌اند. این انفجار یک ستاره کوچک با قطر حدود ۲۰ کیلومتر از خود بر جای می‌گذارد که بسیار سریع می‌گردد و میدان مغناطیسی غول‌پیکری دارد.

این ستاره‌های مرده تماماً از نوترون تشکیل شده‌اند و چگالی آن‌ها به‌طرز خارق‌العاده‌ای بالاست. یک قاشق چای‌خوری از ماده آن‌ها پنج میلیارد تن جرم دارد ــ چیزی برابر حدوداً ۹۰۰ هرم بزرگ جیزه.

تپ اخترها ستون‌هایی چرخان از تشعشعات الکترومغناطیسی منتشر می‌کنند. اگر این ستون‌ها در چرخش خود در جهت منظومه شمسی نیز قرار بگیرند، فلاش‌های تشعشعی را در بازه‌های زمانی منظم می‌بینیم؛ درست مانند یک فانوس دریایی در پهنه کیهان.

دانشمندان فکر می‌کنند منشأ این تشعشعات الکترون‌های پرسرعتی هستند که در پلاسمای موجود در میدان مغناطیسی تپ اختر تولید می‌شوند و شتاب می‌گیرند. این الکترون‌ها در مسیر خروج از میدان مغناطیسی انرژی جذب‌شده را به‌صورت تابش‌هایی با انرژی‌های متفاوت آزاد می‌کنند.

پرانرژی‌ترین پرتوهای گامای یک تپ اختر

تپ اختر ولا (Vela)، در صورت‌فلکی ولا یا بادبان، روشن‌ترین تپ اختر در موج رادیویی در آسمان شب است که انرژی پرتوهای گامای آن به چند گیگا-الکترون‌ولت می‌رسد. هرچند بعد از رسیدن به این انرژی، انرژی این تابش‌ها ناگهان کاهش می‌یابد. اخترشناسان فکر می‌کنند این کاهش انرژی به‌علت خروج الکترون‌ها از میدان مغناطیسی تپ اختر رخ می‌دهد.

اما حالا دانشمندان با رصدهای عمیق رصدخانه H.E.S.S تشعشعات دیگری را در محدوده پرتوهای گاما این تپ اختر کشف کرده‌اند که انرژی آن‌ها به ده‌ها ترا-الکترون‌ولت نیز می‌رسد. این حدود ۲۰۰ برابر پرانرژی‌تر از تمام تابش‌هایی است که پیش تر از یک تپ اختر دیده بودیم.

برای رسیدن به این انرژی، الکترون‌ها باید تا فواصل زیادی خارج از میدان مغناطیسی حرکت کنند، اما همچنان الگوی چرخشی تابش‌ها حفظ شود.

این نتیجه دانش گذشته ما از تپ اخترها را زیر سؤال می‌برد و باید در مکانیسم این شتاب‌دهنده‌ها طبیعی بازنگری کنیم. توضیحات قبلی می‌گویند که ذرات الکترون در خطوط میدان مغناطیسی شتاب می‌گیرند، اما با این توضیح نمی‌توان رصد اخیر را توجیه کرد.

این احتمال وجود دارد که شاهد شتاب‌گرفتن ذرات از طریق فرایند اتصال مجدد مغناطیسی باشیم که به‌گونه‌ای الگوی چرخشی را حفظ می‌کند. اما حتی در این سناریو نیز به‌سادگی نمی‌توان شدت بسیار زیاد تابش‌ها را توضیح داد.

توضیح هرچه باشد، تپ اختر ولا حالا رکورددار تپ اختر با پرانرژی‌ترین پرتوهای گاما در آسمان شب است. این کشف فرصتی را برای کشف تپ اخترهای دیگری با پرتوهای گامای بسیار پرانرژی و بازنگری در طرز کار آن‌ها فراهم می‌کند.