کوه‌هایی با ارتفاع کمتر از یک میلی‌متر در ستاره‌های نوترونی

نیروی گرانش در یک ستاره نوترونی حدود یک میلیارد برابر جاذبه زمین است

ستاره‌های نوترونی زمانی شکل می‌گیرند که یک ستاره عظیم با تمام شدن سوخت خود دچار فروپاشی شود- L. Calçada / EUROPEAN SOUTHERN OBSERVATORY / AFP

بر اساس یک مدل علمی جدید، ستاره‌های نوترونی به دلیل تراکم و چگالی به شدت زیادشان، کوه‌هایی دارند که ارتفاع آن‌ها فقط کسری از میلی‌متر است. ستاره‌های نوترونی از جمله متراکم‌ترین اجرام عالم به شمار می‌روند که اندازه آن‌ها با وجود داشتن جرمی برابر جرم خورشید، تنها چیزی در حدود ۱۰ کیلومتر است. 

ستاره‌های نوترونی زمانی شکل می‌گیرند که یک ستاره عظیم با تمام شدن سوخت خود دچار فروپاشی شود و طی آن هر پروتون و الکترون موجود در ستاره، نوترون- یعنی ذره‌ای زیر اتمی با بار خنثی- را تشکیل دهند. اگر جرم یک ستاره بین یک تا سه برابر جرم خورشید باشد، در این صورت این ستاره به یکی از این ستاره‌های متراکم تبدیل می‌شود و اگر جرم ستاره بزرگ‌تر از این اندازه باشد، تا جایی به فروپاشی ادامه می‌دهد که در نهایت به تشکیل سیاهچاله‌ها می‌انجامد.

نیروی گرانش در یک ستاره نوترونی حدود یک میلیارد برابر بیشتر از نیروی گرانش روی زمین است. نیرویی که هر چیزی در سطح آن را تا رسیدن به ابعاد بسیار ریز فشرده و یک شکل تقریبا کروی کامل ایجاد می‌کند. اگرچه روی سطح این کره ناهمواری‌هایی نیز وجود دارد که به عنوان «کوه» شناخته می‌شوند.

Read More

This section contains relevant reference points, placed in (Inner related node field)

فابیان گیتینز، دانشجوی دوره دکترا از دانشگاه ساوت‌همپتون که به منظور شبیه‌سازی و مطالعه روی ستاره‌های نوترونی یک مدل محاسباتی طراحی کرده است، در سخنانی می‌گوید: «در دو دهه گذشته، برای فهم این موضوع که این کوه‌ها، پیش از شکسته شدن پوسته ستاره‌های نوترونی (و پیش از زمانی که این کوه‌ها از بین برود) چه ارتفاعی ممکن است داشته باشند، اشتیاق بسیاری وجود داشت.»

بر اساس این مدل‌سازی ریاضی، بیشترین ارتفاع ممکن این کوه‌ها تنها کسری از میلی‌متر بود که این میزان۱۰۰ بار از برآوردهای پیشین کمتر است.

مطالعات قبلی بیانگر آن بودند که ستاره‌های نوترونی می‌توانند با یک دامنه بازی در حد چند ذره بر میلیون از شکل کروی کامل خارج شوند. موضوعی که نشان می‌داد وجود کوه‌هایی با ارتفاع چند سانتی‌متر [بر روی ستاره‌های نوترونی] می‌تواند امکان پذیر باشد؛ اما داده‌های جدید نشان می‌دهد که چنین چیزی ناممکن است، زیرا پوسته در هر قسمت خود بسیار به مرحله شکستن نزدیک است. 

گیتینز می‌گوید: «این نتایج نشان می‌دهند که ستاره‌های نوترونی به طور قابل ملاحظه‌ای اجرام کروی شکل‌اند. علاوه بر این، نتایج نشان می‌دهند که مشاهده امواج گرانشی ناشی از چرخش ستاره‌های نوترونی می‌توانند بیش از آنچه که پیش از این تصور می‌شد، چالش‌برانگیز باشند.» 

پی بردن به این تغییرشکل‌های ناچیز برای فیزیکدانانی که امیدوارند درک بهتری از جهان هستی به دست آورند، مهم است. ستاره‌های نوترونی چرخان عامل ایجاد تلاطم‌هایی در ساختار فضا-زمان‌اند. تلاطم‌هایی که با نام امواج گرانشی شناخته و از همین ناهمواری‌های جزئی [بر روی ستاره‌های نوترونی] ناشی می‌شوند.

این امواج گرانشی [ناشی از انحراف ناچیز شکل ستاره‌های نوترونی از شکل کروی کامل] هنوز مشاهده نشده‌اند اما پیشرفت‌های آیندی در تجهیزات علمی با دقت و حساسیت بیشتر در رصدخانه‌های لایگو (رصدخانه موج گرانشی با تداخل‌سنج لیزری) و ویرگو ممکن است نتایج شگفت‌آوری به دنبال داشته باشند.

این دو رصدخانه پیش از این برای نخستین بار پدیده‌های حیرت‌انگیزی را آشکارسازی کرده‌اند؛ پدیده‌هایی از جمله یک سیاهچاله در حالت بلعیدن یک ستاره نوترونی و همچنین ادغام شدید و پرآشوب دو سیاهچاله عظیم در اعماق فضا. 

© The Independent

بیشتر از علوم