راز یک جنایت کیهانی: آیا ماده تاریک دارد ستارگان نوترونی را نابود می کند؟

* بر پایه ی پژوهشی تازه، ماده ی اسرارآمیزی که بیشتر مواد درون کیهان را تشکیل داده شاید در حال نابود کردن ستارگان نوترونی و تبدیل آن ها به سیاهچاله در مرکز کهکشان راه شیری باشد.

به گفته ی این دانشمندان، اگر بشود با موفقیت یک ستاره ی نوترونی را در حال جان دادن در دستان مجازی ماده ی تاریک دید، چنین یافته ای می تواند بینش هایی کلیدی و مهمی درباره ی ویژگی های فریبنده ی مواد به ما بدهد.

نقشه ی تابش ناشی از نابودی ماده ی تاریک
منبع- تصویر بزرگ تر
ماده ی تاریک -جوهره ای نادیدنی که به باور دانشمندان، پنج-ششم کل مواد کیهان را تشکیل داده- یکی از بزرگ ترین رازهای دانش امروزی است. پژوهشگران در این باره هم‌رَایند که ماده ی تاریک از گونه ی تازه ای از ذرات تشکیل شده، ذره ای که در بهترین حالت، برهم کنش بسیار ضعیفی با همه ی نیروهای شناخته شده ی کیهان دارد. بدین ترتیب ماده ی تاریک نادیدنی (نامریی) و تقریبا به طور کامل آشکارناپذیر است و تنها از راه کشش گرانشی که بر ماده ی معمولی وارد می کند می توان به وجودش پی برد.

چند آزمایشِ در دست انجام به کمک آرایه های بزرگ حسگرها که در زیر زمین جاسازی شده اند در تلاشند تا سیگنال های ضعیفِ ماده ی تاریک را شناسایی کنند. این ها سیگنال هایی هستند که به چشمداشت دانشمندان، در صورت یک برخورد نادر میان ماده ی تاریک و دیگر ذرات گسیلیده خواهد شد. همچنین، نیرومندترین شتاب دهنده ی ذرات روی زمین -برخورددهنده ی هادرونی بزرگ (LHC)- هم در تلاشست تا ذراتی پدید آورد که شاید همان ماده ی تاریک باشند. تاکنون هیچ یک از این آزمایش ها نشانی از ماده ی تاریک نیافته اند و ما را درباره ی ویژگی های آن بسیار نامطمئن نگهداشته اند.

اکنون فیزیکدانان می گویند که پاسخ رازهای ماده ی تاریک شاید در چیستان دیگری نهفته باشد، در چیزی که به نام مساله ی تپ اختران گمشده شناخته می شود.

یک تپ اختر گونه ستاره ی نوترونی است، بازمانده ی فراچگال یک ستاره ی بزرگ که خود در یک انفجار سهمگین به نام ابرنواختر مرده است. ستارگان نوترونی می توانند مواد ستاره ی همدم خود را فروکشیده و ببلعند. این فرآیند همنوع خواری (کانیبالیسم) باعث می شود ستارگان نوترونی تپ هایی از نور بگسیلند و از همین رو چنین ستارگان نوترونی‌ای به نام تپ اختر یا پولسار هم خوانده می شوند.

بر پایه ی مدل های کنونی اخترشناسی و کیهان شناسی، صدها تپ اختر می بایست در حال چرخش به گرد سیاهچاله ی ابرپرجرم مرکز کهکشان راه شیری باشند. ولی جستجوها برای یافتن این تپ اخترها از راه آشکارسازی امواج رادیویی که می گسیلند تاکنون راه به جایی نبرده.

اکنون پژوهشگران ادعا می کنند که ماده ی تاریک می تواند با تبدیل این ستارگان نوترونی به سیاهچاله، آن ها را نابود کرده باشد.

ماده ی تاریک هم مانند ماده ی معمولی، جذب گرانش دیگر مواد می شود. بیشترین انبوهی و جمع شدگی ماده ی معمولی در کهکشان راه شیری، در مرکز آنست، بنابراین بیشترین انبوهی ماده ی تاریک هم همانجاست.

در منطقه ای با چگالی بالای ماده ی تاریک، مانند قلب کهکشان راه شیری، مقدار هنگفتی از ذرات ماده ی تاریک می توانند بر روی یک تپ اختر گرد آید و به اندازه ای جرم آن را بالا ببرد که در خود برُمبد و تبدیل به یک سیاهچاله شود.

نویسنده ی همکار پژوهشنامه، جوزف برامانته که فیریکدانی در دانشگاه نوتردام است می گوید: «شاید تپ اخترهایی که در خود می رمبند و به سیاهچاله دگردیسی می یابند، بتوانند نخستین توده ی سیگنالی از ذرات ماده ی تاریک را بگسیلند.»

مدل هایی از ماده ی تاریک که بیشترین سازگاری با این اندیشه را دارند، و نیز مشاهداتی که روی تپ اخترهای بیرون از مرکز کهکشان انجام شده، همگی نشانگر آنند که ماده ی تاریک نامتقارن است، یعنی شمار یکی از گونه های ذرات ماده ی تاریک بیش از همتای پادذره ی آنست. ماده ی معمولی هم نامتقارن است: شمار پروتون ها در کیهان بسیار بیشتر از پاد-پروتون هاست. (هنگامی که یک ذره و همتای پادماده اش به هم می خورند، یکدیگر را نابود کرده و فورانی از انرژی پدید می آورند- اثبات معادله ی پرآوازه ی انیشتین: E=mc2 که نشان می دهد جرم می تواند به انرژی تبدیل شود و برعکس.)

برامانته به اسپیس دات کام گفت: «برای من، شگفت آورترین نتیجه اینست که ما از پیش مدل هایی از ماده ی تاریک داشته ایم که در آن ها، ماده ی تاریک می تواند باعث رمبش تپ اخترهای مرکز کهکشان و تبدیل آن ها به سیاهچاله شود.»

وی افزود: «اگر ماده ی تاریک نامتقارن باشد، می تواند کمکی به توضیح این باشد که "چرا در کیهان، ماده بیشتر از پادماده است و چرا ماده ی تاریک پنج برابر ماده ی دیدارپذیر است".»

برامانته یادآوری می کند که جرم ذرات ماده ی تاریک که باعث رمبش تپ اخترها در مرکز کهکشان می شوند شاید ۱۰۰ بار سبک تر از یک الکترون یا شاید سنگین تر از ۱۰۰ میلیون پروتون باشد. اگر ماده ی تاریک به سنگینی ۱۰۰ میلیون پروتون باشد، برای آفریدن آن ها در برخورددهنده ی هادرونی بزرگ نیاز به انرژی ۱۰۰۰ برابر خواهد بود. این نشان می دهد که برای آموختن درباره ی ماده ی تاریک، جستجوی یک تپ اختر رُمبَنده در مرکز کهکشان ها راه ساده تر و شدنی تری باشد.

توضیح های دیگری نیز برای مساله ی تپ اختران گمشده وجود دارد. برای نمونه، شاید ستارگان بزرگ مرکز کهکشان به جای آن که تپ اخترهای معمولی بسارند، تپ اخترهای مغناطیسی کم عمر و به شدت مغناطیده ای به نام مگنتار پدید بیاورند، چیزی که دلیلش می تواند این باشد که ستارگان مرکز کهکشان به شدت مغناطیده هستند. پژوهشگران در حال بررسی اینند که اخترشناسان چگونه می توانند مرگ یک تپ اختر در اثر ماده ی تاریک در مرکز کهکشان را تعیین کنند، و تاییدی برای نظریه‌شان بیابند.

یرامانته و همکارش تیم لیندن، جزییات یافته هایشان را در نشریه ی فیزیکال ریویو لترز منتشر کردند.

واژه نامه:
neutron star - black hole - Milky Way - dark matter - accelerator - Earth - Large Hadron Collider - LHC - pulsar - supernova - cannibalization - supermassive black hole - radio wave - Joseph Bramante - University of Notre Dame - galactic center - proton - anti-proton - Einstein - E=mc2 - antimatter - electron - galaxy - magnetar - star - Tim Linden - Physical Review Letters -

منبع: Space.com

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه