ستاره نوترونی چیست و چگونه به وجود می‌آید؟

تقریبا هر قرن یک بار سوخت یک ستاره خیلی بزرگ جایی در کهکشان ما تمام می‌شود. این اتفاق پس از میلیون‌ها سال تبدیل شدن هیدروژن ستاره توسط حرارت و فشار به عناصر سنگین‌تر از هلیوم، کربن و نیتروژن تا آهن رخ می‌دهد.

وقتی ستاره دیگر قادر به تولید انرژی کافی برای نگهداشتن ساختار خود نباشد، تحت فشار گرانشی خود فرومی‌ریزد و به صورت یک ابرنواختر منفجر می‌شود. ستاره بیشتر محتویات خود را به فضا شلیک می‌کند و کهکشان را با عناصر سنگین بذرپاشی می‌کند.

اما آنچه این انفجار مهیب به جا می‌گذارد شاید حتی چشم‌گیرتر باشد: توپی از ماده که آنقدر چگال است که الکترون‌های اتمی از مدارهای کوانتومی خود در عمق هسته اتم فرومی‌ریزند. مرگ آن ستاره تولد یک ستاره نوترونی است: یکی از چگال‌ترین اجرام شناخته شده در کهکشان، و یک آزمایشگاه برای فیزیک عجیب مواد فوق متراکم.

یک ستاره نوترونی چیست؟

به یک توپ متراکم فکر کنید که درون آن پروتون‌ها و الکترون‌ها به نوترون تبدیل می‌شوند و مایع بدون اصطکاکی به نام ابرمایع تولید می‌کنند — که توسط پوسته‌ای احاطه شده است. این ماده به طرز باورنکردنی متراکم است. مثل این می‌ماند که معادل جرم یک کشتی باربری کاملا پر در یک تار مو فشرده شده، یا جرم کوه اورست در حجم یک بلور شکر.

در عمق بیشتر پوسته، ابرمایع نوترونی فازهای گوناگونی شکل می‌دهد که فیزیکدانان به آن «پاستای نوترونی» می‌گویند، چون از شکلی مانند ورقه‌های لازانیا به شکل اسپاگتی متراکم می‌شوند.

جسم عظیمی که به ستاره نوترونی منتهی می‌شود معمولا در چرخش است. وقتی متلاشی می‌شوند، ستاره‌هایی به پهنای میلیون‌ها کیلومتر به ستاره‌های نوترونی به عرض تنها ۲۵ کیلومتر تبدیل می‌شوند. اما تکانه زاویه‌ای ستاره اصلی همچنان حفظ می‌شود. پس به همان دلیل که وقتی یک اسکیت‌باز دست‌هایش را جمع می‌کند سرعت چرخشش بیشتر می‌شود، سرعت چرخش ستاره نوترونی هم خیلی بیشتر از ستاره مادر است.

تندترین ستاره نوترونی شناخته شده بیش از ۷۰۰ بار در ثانیه می‌چرخد، که یعنی یک نقطه روی سطح آن با سرعتی بیشتر از یک پنجم سرعت نور در فضا می‌گردد. ستاره‌های نوترونی همچنین دارای قوی‌ترین میدان مغناطیسی در میان اجرام شناخته شده هستند. این تمرکز مغناطیسی گردابه‌هایی شکل می‌دهد که پرتوهایی را از قطب‌های مغناطیسی ساطع می‌کند. از آنجا که قطب‌ها همیشه بر محور چرخش ستاره منطبق نیستند، پرتوها مانند فانوس‌های دریایی می‌چرخند و از زمین به صورت چشمک‌زن دیده می‌شوند. به آنها تَپ‌اختر می‌گوییم.

ستاره نوترونی

کشف یکی از این علامت‌های چشمک‌زن ترسناک توسط اخترشناس جاسلین بل در سال ۱۹۶۷ بود که در واقع اولین بار به کشف غیر مستقیم ستاره‌های نوترونی منجر شد.

چرخش شدید یک ستاره نوترونی با گذشت میلیاردها سال کند می‌شود چرا که انرژی خود را به صورت امواج الکترومغناطیسی و گرانشی آزاد می‌کند.

اما همه ستاره‌های نوترونی به این آرامی ناپدید نمی‌شوند. برای مثال، منظومه‌های دوتایی رصد کرده‌ایم که یک ستاره نوترونی و یک ستاره دیگر به دور هم می‌گردند. یک ستاره نوترونی می‌تواند از یک همراه سبک‌تر تغذیه کند، و جو آن که پیوستگی سست‌تری دارد را ببلعد پیش از آنکه در نهایت طی انفجاری مهیب به یک سیاه‌چاله بدل شود.

اگرچه ستاره‌های زیادی به صورت دوتایی وجود دارند، تنها درصد اندکی از آنها به ستاره‌های نوترونی دوتایی تبدیل می‌شوند، جایی که ستاره‌های نوترونی در رقصی محکوم به ادغام دور هم می‌چرخند. وقتی در نهایت برخورد می‌کنند، امواج گرانشی را در فضازمان می‌فرستند، مثل امواجی که یک قلوه‌سنگ در یک دریاچه آرام ایجاد می‌کند.

نظریه نسبیت عام انیشتین این پدیده را بیش از ۱۰۰ سال پیش پیش‌بینی کرد اما تا سال ۲۰۱۷ مستقیماً تایید نشد، زمانی که رصدخانه‌های امواج گرانشی LIGO و VIRGO یک برخورد ستاره نوترونی را مشاهده کردند. تلسکوپ‌های دیگر طوفانی از پرتوهای گاما و تشعشعی از نور، و بعد، امواج ایکس و سیگنال‌های رادیویی را دریافت کردند که همگی از یک برخورد بودند. آن به بیشترین پدیده مطالعه شده در تاریخ ستاره‌شناسی بدل شد. این گنجینه ارزشمندی از اطلاعات را به وجود آورد که به اندازه‌گیری سرعت گرانش، و تقویت نظریه‌های مهم در فیزیک نجومی، و فرآهم آمدن شواهدی از منشا عناصر سنگینی مانند طلا و پلاتینیوم منجر شده است.

ستاره‌های نوترونی هنوز تمام اسرار خود را فاش نکرده‌اند. LIGO و VIRGO به روز می‌شوند تا برخوردهای بیشتری را ثبت کنند. این به ما کمک می‌کند آنچه مرگ تماشایی این مغناطیس‌های چگال، دوار و تپنده می‌تواند به ما بگوید را یاد بگیریم.

دیدگاه خود را با ما اشتراک بگذارید:

ایمیل شما نزد ما محفوظ است و از آن تنها برای پاسخگویی احتمالی استفاده می‌شود و در سایت درج نخواهد شد.
نوشتن نام و ایمیل ضروری است. اما لازم نیست که کادر نشانی وب‌سایت پر شود.
لطفا تنها در مورد همین نوشته اظهار نظر بفرمایید و اگر درخواست و فرمایش دیگری دارید، از طریق فرم تماس مطرح کنید.