نیرومندترین آهنرباهای کیهان چگونه ساخته می‌شوند؟

* بر پایه‌ی پژوهشی تازه، شاید ریشه‌ی مغناطیسی‌ترین ستارگان کیهان را بتوان در ادغام ستارگان یافت.

پژوهشی در گذشته نشان داده بود که حدود ۱۰ درصدِ ستارگانِ به نسبت بزرگ -با جرم بیش از ۱.۵ برابر خورشید- دارای میدان‌های مغناطیسی نیرومندی با شدت میانگین ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ برابر خورشید هستند. پژوهش دیگری هم در گذشته نشان داده بود که ستارگان پیوندی (آنهایی که از ادغام دو ستاره‌ی دیگر پدید آمده‌اند) می‌توانند میدان‌های مغناطیسی نیرومندی تولید کنند، و نیز این که، پیش‌بینی می‌شود ۱۰ درصد از ستارگان پرجرم دستاورد ادغام باشند.

برداشت هنری از یک مگنتار یا مغناختر

یک دلیل برای این که انتظار می‌رود ستارگان پیوندی دارای میدان‌های مغناطیسی نیرومندی باشند اینست که -چنانچه انتظار می‌رود- هر گاه دو ستاره به هم برخورد می‌کنند، آشفتگی‌های عظیمی به پا می‌شود. به گفته‌ی فابین اشنایدر، اخترفیزیکدان دانشگاه هایدلبرگ آلمان و نویسنده‌ی اصلی این پژوهش، ستارگان پیوندی چنین آشفتگی‌هایی را به ارث می‌برند و «چنین انرژی آشفته‌ای به انرژی مغناطیسی تبدیل می‌شود».

(میدان مغناطیسی یک ستاره یا سیاره توسط چیزی به نام دینام تولید می‌شود، که دستاورد حرکت چرخشی یک شاره‌ی رسانای الکتریکی است. در مورد زمین، این شاره آهن مذابِ چرخنده در هسته‌ی زمین است؛ در مورد ستارگان، این شاره پلاسما است، توده‌هایی از ذرات باردار.)

اشنایدر و همکارانش برای این که ببینند آیا ستارگان پیوندی عملا می‌توانند پس از آرام گرفتن در پی ادغامِ ستارگان مادری خود، میدان‌های مغناطیسی نیرومند تولید کنند شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای سه‌بعدی از ادغام دو ستاره‌ی بزرگِ غیرمغناطیسی انجام دادند، و دگرگونی نتایج با گذر زمان را دنبال کردند. آنها به طور ویژه ادغام‌هایی را بررسی کردند که انتظار می‌رفت به ستارگان پیوندی می‌انجامند، هر یک با جرم ۱۷ برابر خورشید، همانند ستاره‌ی "تاو کژدم" (نیاط) که با فاصله‌ی ۴۷۰ سال نوری از زمین، در صورت فلکی کژدم جای دارد.

به گفته‌ی اشنایدر در گفتگو با اسپیس دات کام، شبیه‌سازی‌ها نشان می‌داد پس از آن که ستارگان ادغامی که در روند ادغام آشفته و متلاطم شده‌اند آرام گرفته و به ترازمندی (تعادل) می‌رسند، "واقعا میدان‌های مغناطیسی نیرومندی تولید می‌شود."

پژوهشگران همچنین دریافتند که انباشت سوخت‌هایی که دو ستاره‌ی پیوندی از ستارگان مادری به ارث برده‌اند باعث شد هر دو داغ‌تر از ستارگان معمولی با همین سن شده و در نتیجه جوان‌تر و آبی‌تر به نظر بیایند. این می‌تواند ویژگی‌های شگفت‌انگیز تاو کژدم را که یک ستاره‌ی "ولگرد آبی" (آواره‌ی آبی، سرکش آبی، blue straggler) هم شناخته می‌شود توضیح دهد، ستاره‌ای عجیب که به نظر می‌رسد کم‌سن‌تر از همسایگان باستانی‌اش است، با آن که همه‌ی ستارگان در آن منطقه احتمالا همزمان شکل گرفته‌اند.

ولگردهای آبی در مقایسه با برادران خود به گونه‌ی توضیح‌ناپذیری داغ، جوان و آبی به نظر می‌رسند، و پژوهشی در گذشته نشان می‌داد که ولگردهای آبی شاید در زمانی، از بلعیده شدن یک ستاره توسط ستاره‌ای دیگر پدید آمده باشند، و یک ادغام هم به همین روال رخ می‌دهد.

افزون بر این، پژوهشگران می‌گویند یافته‌های آنها می‌تواند چیزهایی را درباره‌ی پیدایش مگنتارها روشن کند، نیرومندترین آهنرباهای کیهان. مگنتارها یا مغنااخترها گونه‌ی کمیابی از ستارگان نوترونی‌اند (یک ستاره‌ی نوترونی هسته‌ی یک ستاره‌ی بزرگ است که همه‌ی سوختش را به پایان برده و زیر گرانش خود رمبیده، و سپس در انفجاری ابرنواختری مرده است). میدان مغناطیسی مگنتارها می‌تواند تا حدود ۵۰۰۰ تریلیون بار نیرومندتر از میدان مغناطیسی زمین شود.

این دانشمندان پی بردند هنگامی که ستاره‌ی مغناطیسی بزرگ در شبیه‌سازی رایانه‌ای‌شان می‌رمبد و یک ستاره‌ی نوترونی می‌سازد، می‌تواند میدان مغناطیسی‌ای به شدتِ میدان مغناطیسی یک مگنتار پیدا کند. آنها همچنین خاطرنشان کردند که پژوهش گذشته نشان می‌داد حدود ۱۵ درصد ابرنواخترهایی که ستاره‌ی نوترونی پدید می‌آورند، [به جای آن] مگنتار می‌سازند. این با میدان مغناطیسی داشتنِ ۱۰ درصد از ستارگان بزرگ سازگاری دارد، که تاییدی بر گفته‌های این پژوهش تازه است و نشان می‌دهد که مگنتارها می‌توانند از رمبش ستارگان بزرگ و پرجرم مغناطیسی پدید بیایند.

اشنایدر می‌گوید: «به نظر می‌رسد سازوکار ادغام ما یک راه امیدوارکننده برای توضیح این هم هست که چرا برخی از ستارگان نوترونی دارای میدان‌های مغناطیسی بی‌اندازه نیرومند و باورنکردنی هستند که ظاهرا نیرومنترین در سرتاسر کیهانست.»

اشنایدر میگوید در آینده، دانشمندان ادغام‌های گونه‌های دیگری از ستارگان بزرگ را بررسی خواهند کرد تا ببینند آیا آنها هم ستارگان مغناطیسی تولید می‌کنند یا نه. آنها همچنین می‌خواهند ببینند میدان‌های مغناطیسیِ این ستارگان پیوندی عملا تا چقدر می‌پاید (دوام می‌آورد).

اشنایدر می‌گوید: «ما هنوز نمی‌توانیم بگوییم این میدان تا کی وجود خواهد داشت. در حال حاضر همه چیز به این اشاره دارد که تا پایان زندگی ستاره، و چه بسا بیشتر دوام می‌آورد. یافتن پاسخ دشوار است، ولی امیدواریم راهی بیابیم.»

این دانشمندان جزییات یافته‌های خود را در شماره‌ی ۹ اکتبر نشریه‌ی نیچر منتشر کرده‌اند.

--------------------------------------------

تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:

telegram.me/onestar_in_sevenskies

twitter.com/1star_7sky

واژه‌نامه:

star - sun - magnetic field - magnetic energy - Fabian Schneider - University of Heidelberg - Germany - dynamo - conducting fluid - Earth - planet - core - plasma - Tau Scorpii - constellation Scorpius - blue straggler - magnetar - neutron star - supernova - Nature

منبع: Space.com

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان