تپ اختردوتایی

در سال ۱۹۷۴، هنگامی‌ که اخترفیزیکدان آمریکایی جوزف هوتون تیلور Joseph Hooton Taylor و فیزیکدان آمریکایی راسل هالس Russel Alan Hulse در حال مطالعه بر روی تپ‌اختر تازه کشف شده‌ی PSR B1913+16 بودند، متوجه موضوع جالبی شدند. آن‌ها دریافتند که فرکانس امواجی که این تپ‌اختر ایجاد می‌کند، به شکل منظمی تغییر می‌یابد. فرکانس این امواج برای لحظاتی افزایش یافته و مجددا کاهش می‌یافت.

اما علت افزایش و کاهش فرکانس می‌توانست چه باشد؟

ما قبلا با اثر داپلر آشنا شده‌ایم. طبق اثر داپلر زمانی که منبع موج به ما‌ نزدیک می‌شود، فرکانش موج افزایش می‌یابد و زمانی که منبع موج از ما دور می‌شود، فرکانس موج کاهش می‌یابد. پس این تپ‌اختر احتمالا برای لحظاتی به ما نزدیک شده و مجددا از ما دور می‌شود و مدت زمان این رفت و برگشت ثابت است. بنابرین تیلور و هالس نتیجه گرفتند که این تپ‌اختر با سرعت زیاد در حال گردش به دور یک جرم دیگر است.

زمانی که طی این چرخش، تپ‌اختر به سمت زمین حرکت می‌کند، فرکانس امواج آن افزایش می‌یابد و هنگامی که مجددا از زمین دور می‌شود، فرکانس آن کاهش می‌یابد. اما‌ جرم دیگر (براحتی) قابل مشاهده نبود. هالس و تیلور از طریق سرعت چرخش تپ‌اختر به دور جسم دیگر، جرم آن را محاسبه کرده و دریافتند که آن جسم جرمی معادل جرم تپ‌اختر دارد. این جسم همچون تپ‌اختر، یک نوع ستاره‌ی نوترونی بود.

هالس و تیلور برای نخستین بار، یک سیستم تپ‌اختر دوتایی Binary Pulsar را کشف کرده بودند.

البته در تپ‌اخترهای دوتایی که بعدا کشف شد، ستاره‌ی همراه به شکل‌های دیگر همچون کوتوله‌ی سفید و همچنین تپ‌اختر (یعنی دو تپ‌اختر که به دور هم گردش می‌کنند) نیز مشاهده شد. تیلور و هالس به خاطر این اکتشاف، جایزه‌ی نوبل فیزیک سال ۱۹۹۳ را از آن خود کردند.

ویدئو: تپ اختر swift J1749 با جرم ۱/۴ تا ۲/۲ برابر خورشید و قطر حدود ۲۰ کیلومتر که در هر ثانیه ۵۱۸ بار به دور خود و در هر ۸/۸ ساعت یک بار به دور ستاره‌ی همراه خود می‌چرخد. ستاره‌ی همراه یک ستاره‌ی نوع K (کوتوله‌ی نارنجی) بوده که جرمی معادل ۷۰ درصد جرم خورشید و اندازه‌ی آن ۹۰ درصد اندازه‌ی خورشید است.