روشی برای کشف مهیب ترین ادغام های گیتی پیش از وقوع!
به گزارش گوپا محققان متد جدیدی برای شناسایی بعضی از مهیب ترین ادغام ها در جهان پیش از وقوع آنها پیدا کرده اند و می گویند درخشش امواج جزر و مدی ستاره نوترونی امکان دارد نشانه ادغامی قریب الوقوع باشد.
به گزارش گوپا به نقل از ایسنا و به نقل از اسپیس، ستاره های نوترونی، هسته های بسیار متراکم ستارگان بزرگ مرده هستند که به سمت یکدیگر یا به درون یک سیاه چاله حرکت می کنند و می توانند امواج جزر و مدی(کِشَندی) را در اقیانوس هایی از ذرات آبستن سنگین اطراف خود ایجاد کنند.
محققان دریافته اند این امواج کشندی، خویش را از راه جرقه های منظمی از تابش الکترومغناطیسی نشان می دهند که می تواند بعنوان یک سیستم اخطار اولیه برای ادغام قریب الوقوع عمل کند.
ستاره های نوترونی احتمالا افراطی ترین اجرام در جهان هستند. درست است که سیاه چاله ها امکان دارد عجیب تر باشند، اما آنها نسبتاً ساده هستند، چون که فقط گرانش بسیار زیادی دارند. در مقابل، ستاره های نوترونی اساساً هسته های اتمی غول پیکری هستند و مسائل فیزیکی جالب و پیچیده ای دارند که سیاه چاله ها دارای آن نیستند.
یک ستاره نوترونی معمولی فقط چند کیلومتر عرض دارد، اما می تواند تا چند برابر جرم خورشید جرم داشته باشد. آنها تقریباً به صورت کامل از نوترون ساخته شده اند، از همین رو نام آنرا ستاره نوترونی گذاشته اند، اما حاوی جمعیت هایی از الکترون های سست، پروتون ها و یون های هسته های سنگین هستند. آنها از ابرنواخترها که انفجار ستارگان پرجرم درحال مرگ هستند، متولد می شوند و بعضی از آنها می توانند میزبان قوی ترین میدان های مغناطیسی در کل جهان هستی باشند.
فضای داخلی ستارگان نوترونی از اسرارآمیزترین مسائل کیهان است، چونکه فشارها و چگالی آن آنچنان شدید می باشد که فراتر از دانش فعلی ما از فیزیک است. برخی مدلها نشان می دهند که هسته ها صرفا یک حباب همگن از نوترون ها هستند، در حالیکه برخی دیگر اشاره می کنند که خود نوترون ها به کوارک های تشکیل دهنده خود تجزیه می شوند.
فراتر از هسته داخلی، بخش جامد و صافی از نوترون ها قرار دارد که به آرامی به الگوهای پیچیده تری مانند توده ها و رشته ها تبدیل می شوند و در مجموع بعنوان "پاستای هسته ای" شناخته می شوند.
تصور می شود که پوسته بیرونی یک ستاره نوترونی از الکترون ها و نوترون های اَبَرسیال تشکیل شده است که هرچه به سطح نزدیک تر می شود، جای خویش را به شبکه بلوری می دهد. در نهایت، یک اقیانوس وجود دارد که لایه ای از الکترون ها، نوترون ها و یون های مایع در عمق ۱۰ تا ۱۰۰ متری است.
مشاهده رفتار عجیب و غریب ستاره های نوترونی
ماهیت بسیار عجیب و غریب ماده در این شرایط که معمولا نوترون های ابرسیال را فقط در اطراف آن پیدا نمی کنید، ستاره های نوترونی را قادر می سازد کاندیدای اصلی برای مطالعه فیزیک شدید باشند. این ایده از زمان کشف "GW ۱۷۰۸۱۷"؛ یک سیگنال موج گرانشی که در کنار تابش الکترومغناطیسی از دو ستاره نوترونی در هم ادغام شده شناسایی شد، تقویت شده است.
این تشخیص مشترک که "اخترشناسی چند پیام رسان" نامیده می شود، به فیزیکدانان اجازه می دهد تا قلب ستاره های نوترونی را آنگونه که تابحال ممکن نبود، بررسی نمایند. اما از زمان نخستین تشخیص امواج گرانشی در سال ۲۰۱۷، ما هیچ رویداد ادغام ستاره های نوترونی دیگری را ندیده ایم که ناامید کننده است، چونکه ستاره های نوترونی از بهترین لابراتوار های طبیعت برای آزمایش فیزیک پرانرژی هستند.
اما حالا، کشف یک روش جدید برای مشاهده رفتار عجیب ستارگان نوترونی امکان دارد به این مفهوم باشد که ما نیازی به صبر بیشتر از این نداریم. این کار جدید که در ماه مه در پایگاه داده پیش چاپ arXiv انتشار یافته است، بر اقیانوس های ستاره ای نوترونی متمرکز است که علاوه بر الکترون ها و نوترون های آزاد، می توانند حاوی کربن، اکسیژن و آهن هم باشند. باآنکه این اقیانوس ها در مقایسه با عمق کل ستاره نوترونی نسبتا کم عمق هستند، اما آنها بیرونی ترین لایه(بدون احتساب جو فوق العاده نازک آن) و بخشی از ستاره نوترونی هستند که به سادگی به جهان بیرونی واکنش نشان داده است.
محققان به صورت مشخص دریافتند که این اقیانوس های کم عمق می توانند از جزر و مد(نیروی کشندی) پشتیبانی کنند، همانطور که اقیانوس های روی زمین انجام می دهند. اما فعالیت جزر و مدی در یک ستاره نوترونی به کشش گرانشی بسیار بیشتری برای غلبه بر آن همه جاذبه شدید نیاز دارد. جزر و مد در ستارگان نوترونی تنها زمانی ظاهر می شود که ستاره نوترونی به اندازه کافی به یک جسم پرجرم و متراکم مانند یک ستاره نوترونی دیگر یا یک سیاه چاله نزدیک شده باشد.
خوشبختانه، این نوع از جفت ها نسبتاً رایج هستند، چونکه ستارگان تمایل دارند در منظومه های مختلف تشکیل شوند و سپس چرخه های زندگی خویش را ادامه دهند و در نهایت تلفیقی از سیاه چاله ها و ستاره های نوترونی را پشت سر بگذارند.
فانوس های دریایی عجیب و غریب
هنگامی که یک ستاره نوترونی آغاز به ادغام با یک ستاره نوترونی دیگر یا یک سیاه چاله می کند، این اجرام، چند سالی را به آرامی به سمت یکدیگر به صورت مارپیچ حرکت می کنند. امواج گرانشی در حین چرخش، انرژی را از این سامانه دور می کنند و این جفت را به هم نزدیک تر می کنند. در نهایت در لحظات پایانی، این ادغام در عرض چند ثانیه تمام می شود.
اما پیش از این که این اتفاق بیفتد، ستاره یا سیاه چاله ی همراهِ درحال گردش می تواند یک مجموعه جزر و مد تشدید کننده را روی ستاره نوترونی ایجاد نماید. این جزر و مد می تواند فرکانس های تا ۱۰۰ مگاهرتز را حفظ کند و تا ۱۰ به توان ۲۹ ژول انرژی حمل کند. به جهت اینکه بدانید این عدد چقدر زیاد است، بد نیست بدانید که تمام بشریت روی کره زمین هر سال از ۱۰ به توان ۲۰ ژول استفاده می نماید و همینطور یک موج جزر و مدی تشدید شده از ستاره نوترونی، انرژی بیشتری نسبت به کل انرژی خروجی خورشید ظرف ۱۰ هزار سال دارد.
برخلاف امواج اقیانوس های روی زمین، این اقیانوس از پلاسما ساخته شده است. بارهای الکتریکی شدید به این مفهوم است که با کاهش جزر و مد در اطراف، آنها می توانند انفجارهای شدید تابش الکترومغناطیسی را ساطع کنند که می تواند بعنوان تابش جرقه ای پرتوهای ایکس و گاما ظاهر شود.
محققان بر مبنای محاسبات خود تخمین می زنند که رصدخانه های فضایی مانند تلسکوپ فضایی پرتو گامای "فِرمی" و آرایه تلسکوپ طیف سنجی هسته ای(NuSTAR) می توانند هر ساله تعداد انگشت شماری از ستاره های نوترونی را شناسایی کنند و این سیگنال ها تا حد ممکن چند سال پیش از ادغام نهایی ظاهر شوند.
با این کار، اخترشناسان می توانند تلسکوپ ها و رصدخانه های خویش را آماده کنند تا آماده باشند که لحظه ادغام را دریافت نمایند و حتی داده های گرانبهای الکترومغناطیسی و امواج گرانشی را بررسی نمایند.
منبع: goopa.ir
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب