محققان راهی جدید برای شناسایی برخی از فاجعه‌بارترین رویدادهای ادغام در جهان قبل از وقوع پیدا کرده‌اند.
ستارگان نوترونی، هسته های بسیار متراکم ستارگان مرده پرجرم که به سمت یکدیگر یا داخل سیاهچاله می روند، می توانند امواج جزر و مدی را در اقیانوس های ذرات باردار سنگین اطراف ستاره های نوترونی ایجاد کنند. محققان کشف کردند که این امواج جزر و مدی با انفجارهای منظم تابش الکترومغناطیسی که ممکن است به عنوان یک سیستم هشدار اولیه برای ادغام قریب الوقوع عمل کند، آشکار می شود.
ستاره های نوترونی احتمالاً افراطی ترین اجرام در جهان هستند. بله، سیاه‌چاله‌ها ممکن است عجیب‌تر باشند، اما نسبتاً ساده هستند - فقط گرانش زیادی دارند. در مقابل، ستاره های نوترونی اساساً هسته های اتمی غول پیکر هستند و این شامل فیزیک جالب و پیچیده ای است که سیاهچاله ها ندارند.
یک ستاره نوترونی معمولی فقط چند کیلومتر قطر دارد، اما می تواند چندین برابر جرم خورشید وزن داشته باشد. آنها تقریباً به طور کامل از نوترون ها تشکیل شده اند (از این رو نام آن ها) اما حاوی جمعیت هایی از الکترون های آزاد، پروتون ها و یون های هسته های سنگین هستند. آنها از ابرنواخترها - انفجار ستارگان پرجرم در حال مرگ - متولد می شوند و برخی از آنها ممکن است حاوی قوی ترین میدان های مغناطیسی در کل جهان باشند.
فضای داخلی ستارگان نوترونی مرموزترین است زیرا فشار و چگالی آن به حدی زیاد است که فراتر از دانش فعلی ما از فیزیک است. برخی از مدل‌ها نشان می‌دهند که هسته‌ها به سادگی یک جریان یکنواخت از نوترون‌ها هستند، در حالی که برخی دیگر پیشنهاد می‌کنند که خود نوترون‌ها به کوارک‌هایشان تجزیه می‌شوند. پشت هسته داخلی یک توده سخت و صاف از نوترون ها وجود دارد که به آرامی به الگوهای پیچیده تری مانند بلوک ها و رشته ها تبدیل می شود که در مجموع به عنوان خمیر هسته ای شناخته می شوند.
اعتقاد بر این است که پوسته بیرونی یک ستاره نوترونی متشکل از الکترون ها و نوترون های ابر سیال است که با نزدیک شدن به سطح، جای خود را به شبکه بلوری می دهند. در نهایت، اقیانوس وجود دارد - لایه ای از الکترون ها، نوترون ها و یون های مایع در عمق 10 تا 100 متری.
ماهیت بسیار عجیب و غریب ماده در این شرایط - نوترون‌های ابرسیال معمولاً اتفاق نمی‌افتند - ستاره‌های نوترونی را به کاندیدای اصلی برای مطالعه فیزیک شدید تبدیل می‌کند. این ایده پس از کشف GW 170817، یک سیگنال موج گرانشی که همراه با گسیل الکترومغناطیسی دو ستاره نوترونی در حال ادغام شناسایی شد، اصلاح شد. تشخیص مشترک، که اخترشناسی چند پیام‌رسان نامیده می‌شود، به فیزیکدانان اجازه می‌دهد تا هسته‌های ستارگان نوترونی را مانند قبل بررسی کنند.
اما از زمانی که امواج گرانشی برای اولین بار در سال 2017 شناسایی شدند، هیچ رویداد دیگری از ادغام ستاره های نوترونی را مشاهده نکردیم، که ناامیدکننده است زیرا ستاره های نوترونی یکی از بهترین آزمایشگاه های طبیعت برای آزمایش فیزیک پر انرژی هستند.
اما اکنون یک روش جدید برای مشاهده رفتار عجیب و غریب ستارگان نوترونی ممکن است به این معنی باشد که ما نیازی به صبر بیش از این نخواهیم داشت. مقاله جدید که در ماه مه در پایگاه داده‌های پیش‌چاپ arXiv منتشر شد، بر اقیانوس‌های ستاره‌های نوترونی تمرکز دارد که علاوه بر الکترون‌ها و نوترون‌های آزاد، می‌توانند حاوی کربن، اکسیژن و آهن نیز باشند. اگرچه اقیانوس ها در مقایسه با عمق کل ستاره نوترونی نسبتا کم عمق هستند، اما لایه بیرونی (بدون احتساب «جو» فوق العاده نازک) و بخشی از ستاره نوترونی هستند که به راحتی به جهان بیرونی واکنش نشان می دهد.
به طور خاص، محققان دریافتند که این اقیانوس های کم عمق می توانند جزر و مد را مانند اقیانوس های روی زمین پشتیبانی کنند. اما افزایش جزر و مد در یک ستاره نوترونی به کشش گرانشی بسیار بیشتری برای غلبه بر این گرانش 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 سیاهچاله نزدیک باشد.
خوشبختانه، چنین دوتایی ها نسبتاً رایج هستند، زیرا ستارگان معمولاً در منظومه های متعدد تشکیل می شوند و سپس چرخه زندگی خود را طی می کنند و در نهایت ترکیبی از سیاهچاله ها و ستاره های نوترونی را پشت سر می گذارند.
هنگامی که یک ستاره نوترونی شروع به ادغام با ستاره نوترونی یا سیاهچاله دیگری می کند، اجرام به آرامی در طی چندین سال به یکدیگر مارپیچ می رسند. همانطور که امواج گرانشی می چرخند، انرژی را از سیستم می گیرند و این جفت را به نزدیکتر می کشند. به هر حال، در لحظات پایانی، ادغام در عرض چند ثانیه کامل می شود.
اما قبل از اینکه این اتفاق بیفتد، ماهواره در حال چرخش می تواند یک سری جزر و مد تشدید کننده در ستاره نوترونی ایجاد کند. این جزر و مد می تواند فرکانس تا 100 مگاهرتز را حفظ کند و تا 10 ^ 29 ژول انرژی را حمل کند. برای اینکه بفهمید این عدد چقدر بزرگ است، کل نژاد بشر هر سال فقط از 10^20 ژول استفاده می کند. انرژی موج تشدید یک ستاره نوترونی بیشتر از تمام تابش خورشید برای 10 هزار سال است.
برخلاف امواج اقیانوس، این جزر و مد از اقیانوسی از پلاسما تشکیل شده است. بارهای الکتریکی شدید به این معنی است که جزر و مد می تواند انفجارهای شدید تابش الکترومغناطیسی را ساطع کند که می تواند به صورت انفجارهای پرتو ایکس و گاما در نظر ما ظاهر شود.
محققان بر اساس محاسبات خود تخمین زدند که رصدخانه‌های فضایی مانند تلسکوپ پرتو گامای فضایی فرمی و آرایه تلسکوپ طیف‌سنجی هسته‌ای (NuSTAR) می‌توانند چندین ستاره نوترونی را در هر سال شناسایی کنند و این سیگنال‌ها تا چندین سال قبل از پایان نهایی ظاهر می‌شوند. ادغام
با این هشدار، اخترشناسان می‌توانند تلسکوپ‌ها و رصدخانه‌های خود را آماده کنند تا بتوانند لحظه ادغام را دریافت کنند و در داده‌های با ارزش‌تر امواج الکترومغناطیسی و گرانشی تحقیق کنند.
شما می توانید به اوکراین در مبارزه با مهاجمان روسی کمک کنید. بهترین راه برای انجام این کار، کمک مالی به نیروهای مسلح اوکراین است Savelife یا از طریق صفحه رسمی NBU.
در صفحات ما مشترک شوید Twitter و Facebook.
همچنین بخوانید: