จากภายในใยเรืองแสงที่แผ่ขยายออกไปด้านนอกจากการระเบิดครั้งยิ่งใหญ่ ดาวที่ตายแล้วดวงหนึ่งกำลังกะพริบเป็นจังหวะของแสงวิทยุมายังโลก
นี่คือปูและภายในพัลส์วิทยุก็มีสัญญาณแปลกๆ ที่ทำให้นักดาราศาสตร์งงเป็นเวลาหลายปี- เรียกว่าลายม้าลาย มีลักษณะเป็นแถบความยาวคลื่นที่มีระยะห่างแปลกๆ เมื่อวาดกราฟ คล้ายลายซิกแซกแหลมคมของม้าลาย
ไม่มีสิ่งอื่นใดในอวกาศที่มีการแผ่รังสีออกมาเหมือนกับมัน และนักดาราศาสตร์ได้ค้นหาคำอธิบายนับตั้งแต่รูปแบบนี้ถูกสังเกตครั้งแรกเมื่อเกือบสองทศวรรษที่แล้ว
ตอนนี้ นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์เชิงทฤษฎีคิดว่าเขาอาจไขปริศนานี้ได้
มิคาอิล เมดเวเดฟ จากมหาวิทยาลัยแคนซัส บอกว่ารูปแบบการรบกวนที่เกิดจากการเลี้ยวเบนของแสงโดยความหนาแน่นของพลาสมาที่แตกต่างกันภายในแมกนีโตสเฟียร์ของพัลซาร์
"ถ้าคุณมีตะแกรงและมีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าผ่านไป คลื่นจะไม่แพร่กระจายผ่านโดยตรง"เมดเวเดฟอธิบาย-
"ในทัศนศาสตร์เชิงเรขาคณิต เงาที่เกิดจากสิ่งกีดขวางจะขยายออกไปอย่างไม่มีกำหนด ถ้าคุณอยู่ในเงา จะไม่มีแสง ภายนอกคุณจะเห็นแสง แต่ทัศนศาสตร์แบบคลื่นทำให้เกิดพฤติกรรมที่แตกต่างออกไป คลื่นโค้งงอรอบสิ่งกีดขวางและรบกวนซึ่งกันและกัน สร้างลำดับของขอบที่สว่างและสลัวเนื่องจากการรบกวนที่สร้างสรรค์และทำลายล้าง"
Crab Pulsar เป็นซากซูเปอร์โนวาที่อยู่ห่างจากโลกประมาณ 6,200 ปีแสงซึ่งเบ่งบานบนท้องฟ้าโลกในปีคริสตศักราช 1054 เป็นการตายอย่างน่าทึ่งของดาวมวลมากดวงหนึ่งพ่นวัตถุชั้นนอกออกมาด้วยการจามอย่างรุนแรง แกนกลางที่ใจกลางดาวซึ่งไม่ได้รับแรงกดดันจากฟิวชันภายนอกอีกต่อไป ได้ยุบตัวลงภายใต้แรงโน้มถ่วงจนก่อตัวเป็น-
วัตถุที่มีความหนาแน่นสูงเหล่านี้มีขนาดเล็ก ซึ่งมีน้ำหนักมากที่สุดซึ่งมีมวลมากถึง 2.3 เท่าของมวลดวงอาทิตย์จนกลายเป็นทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 20 กิโลเมตร พัลซาร์เป็นดาวนิวตรอนชนิดหนึ่งที่พ่นไอพ่นของคลื่นวิทยุออกจากขั้วของมัน ขณะที่ดาวฤกษ์หมุนด้วยความเร็วอันน่าเหลือเชื่อ เจ็ตส์เหล่านี้ก็เหมือนกับลำแสงประภาคารที่กวาดผ่านโลกในลักษณะที่ดาวฤกษ์ดูเหมือนจะเต้นเป็นจังหวะ
Crab Pulsar มีคาบการหมุนประมาณ 33 มิลลิวินาที ซึ่งหมายความว่ามันจะเต้นเป็นจังหวะประมาณ 30 ครั้งต่อวินาที
นักดาราศาสตร์ได้ศึกษาพัลซาร์นี้นับตั้งแต่ค้นพบในช่วงทศวรรษปี 1960 ท่ามกลางฟองสบู่เศษซากที่กำลังขยายตัว ทำให้มันเป็นดาวฤกษ์ดวงแรกที่เชื่อมโยงกับเหตุการณ์ซูเปอร์โนวาอย่างมั่นใจ มันยังคงมีความลึกลับมานานกว่าครึ่งศตวรรษ: ลายม้าลายลึกลับนั้นไม่ถูกค้นพบจนกระทั่งปี 2550 และเด็กผู้ชายก็กลายเป็นปริศนา
“มันสว่างมาก ครอบคลุมทุกแถบคลื่น”เมดเวเดฟกล่าว- นี่เป็นวัตถุเดียวที่เรารู้จักซึ่งก่อให้เกิดรูปแบบม้าลาย และปรากฏอยู่ในองค์ประกอบที่ปล่อยออกมาเพียงส่วนเดียวจาก Crab Pulsar พัลซาร์หลักคือพัลส์บรอดแบนด์ ซึ่งเป็นแบบอย่างของส่วนใหญ่พร้อมด้วยส่วนประกอบบรอดแบนด์อื่นๆ ที่พบได้ทั่วไปในดาวนิวตรอน อย่างไรก็ตาม อินเทอร์พัลส์ความถี่สูงมีลักษณะเฉพาะ โดยอยู่ระหว่าง 5 ถึง 30 กิกะเฮิรตซ์ ซึ่งเป็นความถี่ที่คล้ายคลึงกับความถี่ในเตาไมโครเวฟ"
เนื่องจากเราสังเกตพัลซาร์อย่างตั้งใจมาเป็นเวลานาน จึงมีข้อมูลการสังเกตมากมาย เมดเวเดฟใช้ข้อมูลนี้ และทำงานจากสมมติฐานที่ว่ารูปแบบม้าลายแสดงถึงขอบการเลี้ยวเบน จึงพัฒนาแบบจำลองโดยใช้ทัศนศาสตร์คลื่นเพื่อคำนวณความหนาแน่นของพลาสมาของพัลซาร์
แบบจำลองดังกล่าวจำลองการสังเกตได้อย่างแม่นยำ โดยให้คำอธิบายที่ช่ำชองเกี่ยวกับพฤติกรรมแปลกๆ ของพัลซาร์ เมื่อคลื่นวิทยุพุ่งออกมาจากพัลซาร์ เมดเวเดฟพบว่า ปฏิกิริยาระหว่างพลาสมากับสนามแม่เหล็กทำให้เกิดรูปแบบการรบกวนการเลี้ยวเบนที่ดูเหมือนแถบม้าลายซิกแซก
"รูปแบบการเลี้ยวเบนโดยทั่วไปจะทำให้เกิดขอบที่เว้นระยะเท่ากันถ้าเรามีดาวนิวตรอนเป็นเกราะกำบัง"เมดเวเดฟกล่าว-
แต่ที่นี่ สนามแม่เหล็กของดาวนิวตรอนสร้างอนุภาคมีประจุที่ประกอบเป็นพลาสมาหนาแน่น ซึ่งแปรผันตามระยะห่างจากดาวฤกษ์ เมื่อคลื่นวิทยุแพร่กระจายผ่านพลาสมา คลื่นจะผ่านบริเวณเจือจางแต่ถูกสะท้อนด้วยพลาสมาหนาแน่น การสะท้อนนี้แตกต่างกันไปตาม ความถี่: ความถี่ต่ำสะท้อนที่รัศมีขนาดใหญ่ ทำให้เกิดเงาที่ใหญ่ขึ้น ในขณะที่ความถี่สูงจะสร้างเงาที่เล็กลง ส่งผลให้ระยะห่างของขอบต่างกัน"
แบบจำลองนี้อาจเป็นเครื่องมือใหม่ในการวัดความหนาแน่นของพลาสมาภายในสนามแม่เหล็กของพัลซาร์และสภาพแวดล้อมที่รุนแรงอื่น ๆ ที่สามารถพบรูปแบบการเลี้ยวเบนได้ แม้ว่าจะไม่มีสิ่งใดบนท้องฟ้าที่เหมือนกับ Crab Pulsar แต่ก็มีสถานที่และวิธีการอื่นๆ ที่สามารถนำแบบจำลองนี้ไปใช้
“Crab Pulsar ค่อนข้างมีเอกลักษณ์ – อายุค่อนข้างน้อยตามมาตรฐานทางดาราศาสตร์ อายุเพียงประมาณพันปีเท่านั้น และมีพลังมาก”เมดเวเดฟกล่าว-
“แต่มันไม่ได้อยู่คนเดียว เรารู้จักพัลซาร์หลายร้อยตัว โดยยังมีอีกกว่าสิบตัวที่ยังอายุน้อยอยู่ด้วย พัลซาร์ไบนารีที่รู้จักซึ่งใช้ในการทดสอบของไอน์สไตน์ทฤษฎีสามารถสำรวจได้ด้วยวิธีการที่เสนอ การวิจัยนี้สามารถขยายความเข้าใจและเทคนิคการสังเกตของเราเกี่ยวกับพัลซาร์ได้อย่างแท้จริง โดยเฉพาะพัลซาร์อายุน้อยและมีพลัง"
งานวิจัยที่ได้รับการตีพิมพ์ในจดหมายทบทวนทางกายภาพ-
