سیگنال‌های تپ‌اخترها در فضا: کشف جدید از تغییرات مرموز!

یه نگاه تازه به سیگنال‌های تپ‌اخترها

خانم دکتر صوفیا شیخ از موسسه سِتی، یه مطالعه جدید رو رهبری کرد که اطلاعات جالبی در مورد چگونگی تغییر سیگنال‌های تپ‌اخترها، که بقایای چرخنده ستاره‌های بزرگ هستن، وقتی تو فضا حرکت می‌کنن، به دستمون داد. این تحقیق که تو نشریه اخترفیزیکی چاپ شده، توسط یه گروه از محققای ارشد و دانشجویان دانشگاه پن استیت، با همکاری تیم دانشجویی همکاری جستجوی تپ‌اختر انجام شده.

خانم ماورا مک‌لافلین، که رئیس و استاد برجسته فیزیک و اخترشناسی در دانشگاه ویرجینیای غربی هست، این همکاری رو راه انداخت تا دانش‌آموزای دبیرستانی و دانشجویان رو وارد دنیای علم تپ‌اخترها کنه و دسترسی به داده‌های استفاده شده در این تحقیق رو آسون‌تر کنه.

تیم دانشجویی با استفاده از داده‌های آرشیوی از رصدخانه آرسیبو، الگوهایی رو پیدا کردن که نشون می‌ده سیگنال‌های تپ‌اختر چطور موقع عبور از محیط بین‌ستاره‌ای (ISM) که شامل گاز و گرد و غبار بین ستاره‌هاست، تغییر می‌کنن. این تیم، اندازه پهنای باند درخشش رو برای ۲۳ تپ‌اختر اندازه‌گیری کرد که شامل داده‌های جدید برای شش تپ‌اختر می‌شد که قبلاً بررسی نشده بودن. نتایج نشون داد که تقریباً همیشه، پهنای باند اندازه‌گیری شده بیشتر از پیش‌بینی‌های مدل‌های رایجی بود که برای کهکشان استفاده می‌شد. این موضوع اهمیت به‌روزرسانی مدل‌های چگالی ISM فعلی رو نشون می‌ده.

خانم دکتر صوفیا شیخ، محقق موسسه سِتی و نویسنده اصلی، گفت: «این کار ارزش داده‌های بزرگ و آرشیوی رو نشون می‌ده. حتی سال‌ها بعد از بسته شدن رصدخانه آرسیبو، داده‌های اون هنوز داره اطلاعات مهمی رو آشکار می‌کنه که می‌تونه درک ما از کهکشان رو بهتر کنه و توانایی ما رو برای مطالعه پدیده‌هایی مثل امواج گرانشی افزایش بده.»

وقتی نور رادیویی از یه تپ‌اختر از ISM عبور می‌کنه، تو یه فرایندی به اسم تداخل بین‌ستاره‌ای دیفرانسیل یا DISS دچار تغییر می‌شه.

فیزیک و پدیده DISS

همون فیزیکی که باعث می‌شه نور تو عمق استخر به صورت الگوهای شکسته دیده بشه یا ستاره‌ها تو آسمون شب سوسو بزنن، باعث پدیده‌ای به نام DISS هم می‌شه. به جای آب تو استخر یا هوا تو جو، DISS زمانی اتفاق می‌افته که ابرهای ذرات باردار تو فضا باعث می‌شن نور یه تپ‌اختر در طول زمان و در فرکانس‌های مختلف، نوعی «درخشش» داشته باشه.

تحقیقات و همکاری‌ها

همکاری‌هایی مثل مرکز مرزهای فیزیک نانُوگراو از تپ‌اخترها برای مطالعه پس‌زمینه امواج گرانشی استفاده می‌کنن. این تحقیقات می‌تونه به پژوهشگرا کمک کنه تا درک بهتری از جهان اولیه و فراوانی منابع امواج گرانشی، مثل دوتایی‌های سیاه‌چاله‌های فوق‌العاده بزرگ، به دست بیارن. اندازه‌گیری‌های زمان‌بندی تپ‌اخترها باید با دقت خیلی بالایی انجام بشن تا بشه با اطمینان، پس‌زمینه امواج گرانشی رو اندازه‌گیری کرد.

نتایج و مدل‌سازی

نتایج این تحقیق به بهتر شدن مدل‌سازی اعوجاج‌های ناشی از DISS کمک می‌کنه و دقت اندازه‌گیری‌های زمان‌بندی تپ‌اخترها رو تو پروژه‌هایی مثل نانُوگراو افزایش می‌ده. این تحقیق نشون داد که مدل‌هایی که ساختارهای کهکشانی، مثل بازوهای مارپیچی رو در نظر می‌گیرن، معمولاً با داده‌های DISS همخوانی بهتری دارن، با وجود چالش‌های مربوط به مدل‌سازی دقیق ساختار کهکشان راه‌شیری.

علاوه بر این، این تحقیق نشون داد که مدل‌ها با دقت بیشتری، پهنای باند تپ‌اخترهایی رو که خودشون تو توسعه‌شون استفاده شده، پیش‌بینی می‌کنن، در حالی که پیش‌بینی‌های تپ‌اخترهای جدیدتر، دقیق نبودن. این موضوع محدودیت‌هایی رو نشون می‌ده که نیاز به به‌روزرسانی مداوم مدل‌های ساختار کهکشانی رو تقویت می‌کنه.

پایه‌ریزی برای تحقیقات آینده

این تحقیق آزمایشی، که بخشی از بررسی AO327 در آرسیبو بود، به عنوان یه پایه برای تحقیقات آینده در زمینه درخشش تپ‌اخترها و امواج گرانشی عمل می‌کنه. با گسترش این تحقیق آزمایشی به تپ‌اخترهای جدیدتر تو مجموعه داده‌های AO327 در آینده، تیم امیدوار هست که مدل‌های چگالی ISM رو برای همکاری‌هایی که زمان‌بندی تپ‌اخترها رو بررسی می‌کنن، مثل نانُوگراو، بهتر کنه.

همکاری‌های بین‌المللی

این تحقیق شامل همکاری نویسندگانی از موسسه سِتی، دانشگاه پن استیت و گروه نانُوگراو در دانشگاه ویرجینیای غربی می‌شه. تو این تیم، محقق موسسه سِتی، مایکل لام، و محقق سابق موسسه سِتی، گریس براون هم حضور دارن.

“`