بازنگری در ساختار پوستۀ ستاره نوترونی
ایران اکازیون:طبق محاسبات جدید، ساختار بلورین خاص پوسته‌های ستاره نوترونی که برای سال‌ها صحیح تصور می شد، احتمالاً اشتباه است و میتواند نظریه پردازان را وادار کند که در مدل‌هایشان از برخی پدیده‌های ستاره نوترونی، بازنگری کنند.
به گزارش انجمن فیزیک ایران، پوسته‌ی ستاره نوترونی، تنها بخشی از جرم ستاره را تشکیل میدهد اما به طور قابل توجهی پدیده‌هایی همچون آهنگ سرمایشی و تولید اشعه گاما را تحت تاثیر قرار میدهد. طبق آنچه در فیزیکال ریویو لترز به چاپ رسیده است، دو تن از نظریه پردازان دریافته‌اند که ساختاری که سال‌ها فیزیک‌دانان نجومی در نظر میگرفتند، ناپایدار است. اگر این نتایج صحیح باشد، نظریه پردازان می‌بایست بسیاری از ویژگیهای اساسی ستارههای نوترونی را بار دیگر محاسبه کنند. همچنین این شانس وجود دارد که این موجودات، چشمه قویتری از تابش گرانشی باشند که به صورت بالقوه قابل آشکارسازی است، قویتر از آنچه همگان قبلاً انتظار داشتند.
یک ستاره نوترونی هنگامی شکل می‌گیرد که هسته یک ستاره بسیار عظیم به یک ابرنواختر (سوپرنوا) فروپاشی کند و کره ای به قطر حدود ۲۰ کیلومتر با جرم بیشتر از جرم خورشید به جا گذارد. ساختار میکروسکوپی پوسته خارجی، شبکه‌ای از هسته‌های غنی از نوترون است که توسط گاز یکنواخت الکترونی احاطه شده است. اگر شما به سمت مرکز ستاره حرکت کنید، فشار افزاینده باعث ترکیب هرچه بیشتر الکترون‌ها و پروتون‌ها و تشکیل نوترون‌ها می‌شود و در نتیجه، چگالی نوترونی در هسته‌ها افزایش می‌یابد. سرانجام در پوسته داخلی، هسته‌ها قابلیت پذیرش نوترون بیشتر را از دست میدهند و نوترونهای آزاد یک ابر شاره که به شبکه نفوذ می‌کند را میسازند.
تغییر شکل‌ها و شکاف‌ها در پوسته‌های ستارههای نوترونی به پدیده‌هایی همچون امواج گرانشی، انفجارهای اشعه گاما و رخدادهایی که در آنها چرخش ستاره ناگهان سرعت می‌گیرد، ارتباط داده می‌شوند. ساختار پوسته‌ی داخلی، کلید فهم این رخدادها است. نظریه پردازان، بسیاری از جوانب پوسته داخلی را بررسی کرده‌اند. برای مثال، ارتعاشات شبکه را مورد تحلیل قرار داده‌اند. دمیتری کوبایوکوف، از دانشگاه امیا در سوئد میگوید «این موضوع از دهه ۱۹۷۰ مورد مطالعه بوده است.» ساختار پوسته‌ی داخلی، به صورت شبکه به اصطلاح مکعب مرکز پر (bcc) (هر واحد مکعبی از بلور، هسته‌ها را در مرکز و هشت راس جای داده است) و گاز الکترونی که در سرتاسر ساختار جریان دارد، مدل‌سازی شده است. اما تصور بر این بود که نوترونهای آزاد اثر کمتری داشته باشند.
کوبایوکوف و کریستوفر پتیک از دانشگاه کپنهاگ و موسسه فیزیک نظری وابسته به شمال اروپا (NORDITA) در استکهلم، در این کار جدیدشان، برهمکنش میان نوترونهای آزاد و شبکه را توضیح داده‌اند. آنها دریافتند که نوترون‌ها تا حدی مشابه جزء اضافی در آلیاژ فلزی هستند و باعث یک کشش موثر میان هسته‌ها می‌شوند. این کشش، اثرات چشمگیری روی پاسخ پوسته به ارتعاشات شبکه با طول موج کوتاه دارد. شبکه به طور مداوم با ارتعاشاتی که گستره وسیعی از طول موج‌ها را دارد، به آهستگی تکان می‌خورد. این تیم متوجه شده است که سیستم در طول موج‌های کوتاه‌تر از حدود ۲ تا ۵ برابر فاصله شبکه، ناپایدار است و کمبود استحکام باعث می‌شود اندازه ارتعاشات به طور مداوم رشد کند. کوبایوکوف بر این نظر است که ناپایداری ایجاب می‌کند فرض معمول آرایش بلورین bcc هسته‌ها، نادرست باشد.
ادوارد براون (Edward Brown)، پژوهش‌گری از دانشگاه ایالت میشیگان در لنسینگ شرقی میگوید «بسیاری از مدل‌های ما ممکن است احتیاج به اصلاح داشته باشند و یا حتی به‌طور کلی کنار گذاشته شوند.» همچنین او بیان می‌کند «اگر ساختار شبکه متفاوت باشد، در این صورت بسیاری از ویژگی‌ها نیاز به محاسبه دوباره دارند. فیزیک بسیار جالب و مهمی میتواند به میزان زیاد در آن وجود داشته باشد.» ساختار پوسته داخلی، استحکام و قدرت پوسته را تحت تاثیر قرار میدهد و میتواند باعث تاثیر عمده‌ای روی رفتار ستاره شود. برای مثال، اگر پوسته یک ستاره نوترونی به اندازه قوی مستحکم باشد، میتواند ساختارهای کوه-مانند روی سطح‌اش را حفظ کند. ستارههای نوترونی می‌توانند بیشتر از ۶۰۰ بار در ثانیه بچرخند. همراه با این چرخش، کوه‌ها امواج کوچکی را در فضا-زمان ایجاد می‌کنند که به نام امواج گرانشی شناخته می‌شوند. این امواج ممکن است توسط رصدخانه موج گرانشی تداخل سنج لیزری (LIGO) که تلاشی در راستای اولین ردیابی مستقیم امواج گرانشی است، قابل آشکارسازی باشد. براون میگوید « پوسته میتواند بسیار سخت‌تر از آنچه ما تصور می‌کردیم باشد و بتواند کوههای بسیار بزرگتر را حفظ کند که در این صورت هدف بسیار جذاب‌تری برای LIGO خواهد بود.»
چنین افزایشی در استحکام، گسیختگی‌های زمین لرزه مانند در پوسته را نیز تحت تاثیر قرار میدهد. این گسیختگی‌ها احتمالاً به انفجارهای اشعه گاما که از مگنتارها (ستارههای نوترونی بسیار مغناطیسی) مشاهده شده است، مربوط می‌شوند. نظر براون بر این است که پژوهشگران که این پدیده‌ها را مطالعه می‌کنند ممکن است نیاز باشد این نتایج را به‌دقت ببینند، « این نتایج میتواند چیزها را خیلی تغییر دهد یا اینکه آنها را تنها به میزان کمی اصلاح کند.»
منبع:physics مرجع: PhysRevLett
ترجمه: آزاده نعمتی