ستاره های نوترونی

black holes

ستاره های نوترونی
هنگامی كه ستاره پر جرمی به شكل ابر نواختر منفجر می شود، شاید هسته اش سالم بماند. اگر هسته بین 4/1 تا 3 جرم خورشیدی باشد، جاذبه آن را فراتر از مرحله كوتوله سفید متراكم می كند تا این كه پروتونها و الكترونها برای تشكیل نوترونها به یكدیگر فشرده شوند. این نوع شیء سماوی ستاره نوترونی نامیده می شود. وقتی كه قطر ستاره ای 10 كیلومتر (6مایل) باشد، انقباضش متوقف می شود. برخی از ستارگان نوترونی در زمین به شكل تپنده شناسایی می شوند كه با چرخش خود، 2 نوع اشعه منتشر می كنند.
برای این كه تصور بهتری از یك ستاره نوترونی در ذهنتان بوجود بیاید.. می توانید فرض كنید كه تمام جرم خورشید در مكانی به وسعت یك شهر جا داده شده است. یعنی می توان گفت یك قاشق از ستاره نوترونی یك میلیارد تن جرم دارد.
این ستارگان هنگام انفجار برخی از ابرنواخترها بوجود می آیند. پس از انفجار یك ابرنواختر ممكن است به خاطر فشار بسیار زیاد حاصل از رمبش مواد پخش شده ساختار اتمی همه ی عناصر شیمیایی شكسته شود و تنها اجزای بنیادی بر جای بمانند.
اكثر دانشمندان عقیده دارند كه جاذبه و فشار بسیار زیاد باعث فشرده شدن پروتونها و الكترونها به درون یكدیگر می شوند كه خود سبب به وجود آمدن توده های متراكم نوترونی خواهد شد. عده كمی نیز معتقدند كه فشردگی پروتونها و الكترونها بسیار بیش از اینهاست و این باعث می شود كه تنها كوارك ها باقی بمانند. و این ستاره كواركی متشكل از كواركهای بالا و پایین (Up & down quarks)و نوع دیگری از كوارك كه از بقیه سنگین تر است خواهد بود كه این كوارك تا كنون در هیچ ماده ای كشف نشده است.

از آنجا كه اطلاعات در مورد ستارگان نوترونی اندك است در سالهای اخیر تحقیقات زیادی بر روی این دسته از ستارگان انجام شده است.
در اواخر سال 2002 میلادی.. یك تیم تحقیقاتی وابسته به ناسا به سرپرستی خانم J. Cotton مطالعاتی را در مورد یك ستاره نوترونی به همراه یك ستاره همدم به نام 0748676 EXOا نجام داد. این گروه برای مطالعه ی این ستاره دو تایی كه در فاصله ی 30000 سال نوری از زمین قرار دارد.. از یك ماهواره مجهز به اشعه ایكس بهره برد.( این ماهواره متعلق به آزانس فضایی اروپاست و XMMX- ray Multi Mirror نیوتن نام دارد)
هدف این تحقیق تعیین ساختار ستاره نوترونی با استفاده از تأثیرات جاذبه ی زیاد ستاره بر روی نور بود.
با توجه به نظریه ی نسبیت عام نوری كه از یك میدان جاذبه ی زیاد عبور كند.. مقداری از انرژی خود را از دست می دهد. این كاهش انرژی به صورت افزایش طول موج نور نمود پیدا می كنند. به این پدیده انتقال به قرمز می گویند.
این گروه برای اولین بار انتقال به قرمز نور گذرنده از اتمسفر بسیار بسیار نازك یك ستاره نوترونی را اندازه گیری كردند. جاذبه ی عظیم ستاره نوترونی باعث انتقال به قرمز نور می شود كه میزان آن به مقدارجرم ستاره و شعاع آن بستگی دارد. تعیین مقادیر جرم و شعاع ستاره می تواند محققان را در یافتن فشار درونی ستاره یاری كند. با آگاهی از فشار درونی ستاره منجمان می توانند حدس بزنند كه داخل ستاره نوترونی فقط متشكل از نوترونهاست یا ذرات ناشناخته ی دیگر را نیز شامل می شود.
این گروه تحقیقاتی پس از انجام مطالعات و آزمایشات خود دریافتند كه این ستاره تنها باید از نوترون تشكیل شده باشد. و در حقیقت طبق مدلهای كواركی ذره دیگری جز نوترون در آن وجود ندارد.
درحین این مطالعه و برای بررسی تغییرات طیف پرتوهای ایكس یك منبع پرقدرت اشعه ایكس لازم بود. انفجارهای هسته ای (Thermonuclear Blasts)كه بر اثر جذب ستاره همدم توسط ستاره نوترونی ایجاد می شود.. همان منبع مورد نیاز برای تولید اشعه ی ایكس بود. (ستاره نوترونی به سبب جرم زیاد و به طبع آن.. جاذبه ی قوی.. مواد ستاره همدم را به سوی خود جذب می كرد.) طیف پرتوهای X تولید شده.. پس از عبور از جو بسیار كم ستاره نوترونی كه از اتم های آهن فوق یونیزه شده تشكیل شده بود توسط ماهواره XMM-نیوتن مورد بررسی قرار گرفتند.
نكته ی قابل توجه این است كه در آزمایشهای قبلی كه توسط گروه دیگری انجام شده بود تحقیقات بر روی ستاره ای متمركز بود كه میدان مغناطیسی بزرگی داشت و چون میدان مغناطیسی نیز بر روی طیف نور تأثیر گذار است تشخیص اثر نیروی جاذبه ی ستاره بر روی طیف نور به طور دقیق امكان پذیر نبود. ولی ستاره موردنظر در پروژه بعدی (كه آن را توضیح دادیم) دارای میدان مغناطیسی ضعیفی بود كه اثر آن از اثر نیروی جاذبه قابل تشخیص بود.
behrad