درون ستاره‌های نوترونی چه می‌گذرد؟



پژوهشگران آمریکایی دارند با استفاده از روش رشد سعی، به اسرار درون ستاره‌های نوترونی پی ببرند.

به گزارش ایسنا و به نقل از سایتک دیلی، ستاره‌ای را با دو برابر خورشید بگیرید و آن را با فشردن، به اندازه منهتن نیویورک برسانید. نتیجه، یک ستاره نوترونی خواهد بود. ستاره نوترونی، یکی از متراکم‌ترین اجراهاست که در کیهان می‌شود. چگالی ستاره‌های نوترونی از چگالی هر ماده‌ای که به طور طبیعی روی زمین یافت می‌شود، ده‌ها تریلیون بیشتر است. ستاره‌های نوترونی به خودی خود اجرا می‌شوند، اما چگالی این ستاره‌ها می‌توانند آن‌ها را تحت شرایطی قرار دهند که هرگز روی زمین بازتولید نمی‌شوند، به آزمایشگاهی برای بررسی‌های اساسی فیزیک هسته‌ای تبدیل می‌شوند.

به دلیل این شرایط عجیب و غریب، هنوز نمی‌دانند که ستاره‌های نوترونی دقیقاً از چه چیزی ساخته شده‌اند. پاسخ دادن به این پرسش، هدف اصلی پژوهش اخترفیزیک مدرن است. بخش‌هایی از این پازل که دامنه احتمال‌ها را محدود می‌کند، توسط دو پژوهشگر در “موسسه مطالعات پیشرفته” (IAS) آمریکا کشف شده است. این دو پژوهشگر، «کارولین رایتل» (Carolyn Raithel)، عضو دانشکده علوم طبیعی و «الیاس موست» (Elias Most) هستند.

در حالت ایده‌آل، اخترفیزیکدانان دوست دارند درون این اجرام عجیب و غریب نگاه کنند، اما این ستاره‌ها آنقدر کوچک و دور هستند که نمی‌توان از آنها با تلسکوپ‌های استاندارد تصویربرداری کرد. پژوهشگران در عوض برای محاسبه “معادله حالت” (EoS)، برای خواص غیرمستقیمی مانند جرم و شعاع یک ستاره نوترونی تکیه می‌شوند که می‌توانند به اندازه‌گیری آنها بپردازند. در هر حال، مشکل اینجاست که اندازه گیری دقیق شعاع یک ستاره نوترونی بسیار است. یک جایگزین امیدوارکننده برای مشاهده آینده، استفاده از کمیتی به نام «فرکانس حملی اوج» (f2) در جای خود است.

اما فرکانسی اوج چگونه اندازه گیری می شود؟ برخورد بین ستارگان نوترونی که بر اساس اصول قوانین نظریه نسبیت انیشتین تحلیل می‌شود، انتشار قوی قوی گرانشی را در پی دارد. پژوهشگران در سال 2017 برای اولین بار، انتشاراتی را به طور مستقیم اندازه گیری کردند.

موست گفت: حداقل در اصل، فرکانس می‌توان اوج را از روی نشانه‌های گرانشی ساطع‌شده توسط بقایای متزلزل دو ستاره نوترونی ادغام شده است.

پیش‌تر انتظار می‌رفت که فرکانسی اوج، یک نماینده معقول برای شعاع باشد، زیرا بر این باورند که یک موضوع مستقیم بین آنها وجود دارد، اما موضوع رایتل و مستعد نشان می‌دهد که این همیشه درست نیست. آنها معتقدند که معیاره حالت، مانند حل کردن یک چیز ساده در مورد وتر. در عوض، بیشتر شبیه به بزرگ‌ترین ضلع یک مثلث نامنظم است. در اینجا، محاسبه‌کننده به اطلاعات سوم نیز نیاز دارد که زاویه‌ای بین دو ضلع کوتاه‌تر باشد.

این بخش سوم اطلاعات برای رایتل و موست، شیب رابطه جرم-شعاع است که اطلاعات مربوط به معادله حالت را در چگالی بالاتر و در نتیجه شرایط ناملایم تر نسبت به شعاع، به تنهایی رمزگذاری می‌کند.

این یافته‌های جدید، به پژوهشگرانی که با نسل بعدی رصدخانه‌های گرانشی کار می‌کنند، امکان می‌دهد تا از داده‌های به دست‌آمده پس از ادغام ستاره‌های نوترونی، بهتر استفاده کنند. به گفته رایتل، این داده‌ها می‌توانند اجزای اصلی عنصر ستاره نوترونی را نشان دهند.

رایتل افزود: برخی از پیش‌بینی‌های نظری نشان می‌دهند که در هسته‌ی ستاره‌های نوترونی، تغییر فاز ممکن است نوترون‌ها را در ذرات زیر اتمی به نام «کوارک» (کوارک) غرق کند. این بدان معناست که ستاره‌ها دارای مواد معدنی کوارکی آزاد در خود هستند. پژوهش ما ممکن است به محققان آینده کمک کند تا بفهمند که آیا چنین تغییر فازی واقعاً رخ می‌دهد یا خیر.

این پژوهش در “The Astrophysical Journal Letters” به چاپ رسید.

انتهای پیام



منبع