چین و شکن های فضازمان می توانند "ستارگان شگفت" را آشکار کنند

* به گفته ی پژوهشگران، با نگاه کردن به چین و شکن های بافت فضا-زمان می توانیم به زودی "ستارگان شگفت" یا "strange stars" را آشکار کنیم- اجرامی که از ذراتی کاملا متفاوت با ذراتی که ماده ی معمولی را می سازند ساخته شده اند.
نمایی از یک پویانمایی ناسا که برخورد و ادغام دو ستاره ی نوترونی را نشان می دهد. خود این پویانمایی را در پایان این نوشته ببینید
تصویر بزرگ تر
پروتون ها و نوترون هایی که هسته ی اتم ها را تشکیل می دهند، خود از ذرات بنیادی تری به نام کوارک ساخته شده اند. کوارک ها بر شش گونه یا "مزه" (طعم)اند: بالا (up)، پایین (down)، سر (top)، ته (bottom)، افسون (charm) و شگفت (strange). هر پروتون یا نوترون از سه کوارک تشکیل شده: هر پروتون از دو کوارک بالا و یک کوارک پایین، و هر نوترون از دو کوارک پایین و یک کوارک بالا.

از دیدگاه نظری، ماده می تواند با مزه های دیگر کوارک هم درست شود. دانشمندان از دهه ی ۱۹۷۰ وجود ذراتی از "ماده ی شگفت" با نام شگفتک (Strangelet)، که از شمار برابر کوارک های بالا، پایین و شگفت درست شده را مطرح کرده اند. بر پایه ی نظریه، ماده ی شگفت باید سنگین تر و پایدارتر از ماده ی معمولی باشد و حتی شاید بتواند با تماس به ماده ی معمولی، آن را هم به ماده ی شگفت تبدیل کند. ولی تاکنون هیچ ماده ی شگفتی در آزمایشگاه آفریده نشده، بنابراین وجود آن همچنان نامعلوم است.

یک جا که ماده ی شگفت می تواند به طور طبیعی در آن آفریده شود درون ستارگان نوترونی است، بازمانده های ستارگانی که در انفجارهای سهمگین ابرنواختری مرده اند. ستارگان نوترونی معمولا کوچکند، با قطری نزدیک به ۱۹ کیلومتر، ولی آن چنان چگالند که جرمی هم ارز خورشید دارند. تکه ای به اندازه ی یک حبه قند از ستاره ی نوترونی می تواند تا ۱۰۰ میلیون تُن وزن داشته باشد.

به گفته ی پژوهشگران، در زیر فشار باورنکردنی‌ چنین وزن هولناکی، برخی از کوارک های بالا و پایین که ستارگان نوترونی را ساخته اند می توانند به کوارک های شگفت تبدیل شوند و ستارگانی شگفت را بسازند که از ماده ی شگفت درست شده.

یک ستاره ی شگفت که هر از گاهی ماده ی شگفت به بیرون می پاشد می تواند به سرعت یک ستاره ی نوترونی که با خودش در سامانه ای دوتایی جای دارد و به گرد آن می چرخد را نیز به یک ستاره ی شگفت تبدیل کند. پژوهش پیشین نشان داده بود یک ستاره ی نوترونی که بذر ماده ی شگفت را از همدم شگفتش دریافت می کند می تواند در مدت تنها ۱ میلی ثانیه تا ۱ ثانیه به یک ستاره ی شگفت تبدیل شود.

اکنون، پژوهشگران می گویند که ستارگان شگفت را می توان با جستجوی امواج گرانشی آن ها شناسایی کرد. این امواج چین و شکن هایی در فضا-زمانند که نخستین بار آلبرت انیشتین وجود آن ها را در نظریه ی نسبیت عام خود پیش بینی کرد.

امواج گرانشی از سوی اجرام شتابدار گسیلیده می شود. امواج گرانشی بسیار بزرگ توسط اجرام بسیار بزرگ، مانند جفت های ستارگان نوترونی که در حال ادغام با یکدیگرند گسیلیده می شود.

به گفته ی پژوهشگران، امواج گرانشی که از جفت های ستارگان شگفت گسیلیده می شود می بایست متفاوت از امواجی باشد که جفت ستارگان نوترونی "معمولی" می گسیلند، زیرا ستارگان شگفت می بایست فشرده تر (چگال تر) باشند. برای نمونه، یک ستاره ی نوترونی با جرم یک پنجم خورشید قطری بیش از ۳۰ کیلومتر دارد، در حالی که بیشترین قطر یک ستاره ی شگفت با همین جرم، می بایست ۱۰ کیلومتر باشد.

این پژوهشگران گفته اند که رویدادهای مربوط به ستارگان شگفت می توانند توضیح دهنده ی دو فوران کوتاه پرتو گامایی باشند که در سال های ۲۰۰۵ و ۲۰۰۷ در ژرفای فضا دیده شدند (فوران های کوتاه پرتو گاما انفجارهای سهمگینی هستند که کمتر از ۲ ثانیه به درازا می کشند).رصدخانه ی امواج گرانشی تداخل لیزری (LIGO، لیگو) در هیچ یک از این دو رویداد که به نام های GRB 051103 و GRB 070201 خوانده شده اند امواج گرانشی را شناسایی نکرد.

یکی شدن (ادغام) ستارگان نوترونی توضیح پیشرو برای فوران های کوتاه پرتو گاما است، و بر پایه ی نظریه، لیگو باید امواج گرانشی از این ادغام ها را ردیابی کرده باشد. ولی به گفته ی پژوهشگران، اگر هر دوی این رویدادها مربوط به ستارگان شگفت بوده باشند، لیگو نمی توانسته امواج گرانشی گسیلیده از آن ها را شناسایی کند. (هر چه ستاره ی درون یک سامانه ی دوتایی فشرده تر باشد، بسامد امواج گرانشی که می گسیلد هم بالاتر خواهد بود.)

با این حال پژوهش های آینده می توانند رویدادهای ستارگان شگفت را هم شناسایی کنند. پژوهشگران انتظار دارند با بهره از تداخل سنج پیشرفته ی لیزری رصدخانه ی امواج گرانشی تداخل لیزری (aLIGO، الیگو) که در سال ۲۰۱۵ نخستین رصدش را انجام خواهد داد، سالانه حدود ۰.۱۳ مورد ادغام ستارگان شگفت با ستارگان نوترونی را ردیابی کنند، یعنی تقریبا یک مورد در هر هشت سال. و نیز دانشمندان امید دارند با بهره از تلسکوپ انیشتین که هم اکنون در دست ساخت توسط اتحادیه ی اروپاست، هر سال حدود ۷۰۰ مورد یا تقریبا روزی ۲ مورد از این رویدادها را شناسایی کنند.

همچنین شانس این هست که دانشمندان بتوانند داده هایی که لیگو از GRB 051103 و GRB 070201 دریافت کرده بود را دوباره بررسی کنند تا شاید نشانه ای مربوط به ستارگان شگفت را در آن ها بیابند.

نویسنده ی اصلی این پژوهش، پدرو مورائز که یک اخترفیزیک در بنیاد ملی پژوهش های فضایی برزیل است به اسپیس دات کام گفت: «امکان باز-بررسی سیگنال های دریافتی لیگو از GRB 051103 و GRB 070201، با به حساب آوردن موارد ممکن مربوط به ستارگان شگفت بسیار هیجان انگیز است.»

مورائز و همکارش اسوالدو میراندا جزییات یافته های خود را در شماره ی ۲۱ نوامبر نشریه ی ماهنامه ی انجمن سلطنتی اخترشناسی، بخش نامه ها منتشر کردند.

در اینجا ویدیوی پویانمایی ناسا از برخورد و ادغام دو ستاره ی نوترونی را می بینید:


واژه نامه:
space-time - strange star - proton - neutron - atom - quark - flavor - up - down - top - bottom - charm - strange - strange matter - strangelet - neutron stars - star - supernova - sun - gravitational wave - Albert Einstein - general relativity - short gamma-ray burst - Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory - LIGO - GRB 051103 - GRB 070201 - binary system - frequency - Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory - aLIGO - Einstein Telescope - European Union - Pedro Moraes - Brazil - National Institute for Space Research - Oswaldo Miranda - journal Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters

منبع: Space.com

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه