ایران اکازیون:ستاره‌های نوترونی در صدر لیست خوشمزه‌ترین موضوعات کیهانی قرار دارند. اول اینکه چیزی به نام، “پاستای هسته‌ای ” در زیر پوسته‌های آن‌ها متراکم شده و حالا هم انگار شواهد تازه‌ای دال بر این امر به دست آمده که هسته‌های عظیم این ستاره‌های نوترونی از یک “سوپ ” عجیب‌وغریب از ذرات زیر اتمی به نام کوارک ساخته شده است.
محققان می‌گویند، این کشفیات یک نقطه عطف در درک ذات ِ عجیب‌وغریب این اجرام بسیار عظیم به شمار می‌آید. “الکسی ورینن”، فیزیکدان نظریه‌پرداز دانشگاه هلسینکی و مؤسسه هلسینکی در این خصوص گفت: «وجود هسته‌های کوارک در ستاره‌های نوترونی یکی از مهم‌ترین اهداف ِ دانشمندان برای شناخت ستاره‌های نوترونی بوده که از ۴۰ سال پیش تاکنون به دنبال این کشف هستند.»
ستاره‌های نوترونی بسیار خشن هستند. در واقع این ستاره‌ها مرده‌اند و بقایای ستاره‌های عظیمی هستند که بین ۸ تا ۳۰ برابر توده خورشیدی بودند (اندازه‌گیری بر اساس جرم خورشید). وقتی این ستاره‌ها به ابرنواختر تبدیل می‌شوند، بیشتر جرم خود را به درون فضا منتشر می‌کنند و هستۀ باقی‌مانده به یک جسم فوق‌العاده متراکم تبدیل می‌شود.
ستاره‌های نوترونی می‌توانند دارای جرمی در حدود ۱.۱ تا ۲.۳ جرم خورشیدی باشند که در یک کرۀ متراکم و کوچک جای گرفته و طولی برابر با ۱۰ تا ۲۰ کیلومتر داشته باشند. هر ستاره نوترونی بزرگ، جرم بیشتری نسبت به خورشید دارد، اما به راحتی در کنار دیوار هادریان(با طولی حدود ۱۲۰۰ کیلومتر) جای می‌گیرد و باز هم فضایی برای سایر ستاره‌ها وجود خواهد داشت.
انتظار می‌رود که هرچه بیشتر به سمت عمق این ستارگان پیش برویم، چگالی بیشتر شود و لذا همین امر باعث شکل‌گیری ایدۀ هسته کوارک می‌شود. کوارک‌ها، ذرات فرواتمی بنیادینی هستند که برای تشکیل ذرات ترکیبی مانند پروتون و نوترون با هم ادغام می‌شوند. احتمالاً می‌توانید حدس بزنید که این داستان تا کجا ادامه خواهد داشت. برای چند دهه، اخترشناسان این فرضیه را مطرح می‌کردند که، در شرایط گرما و چگالی کافی، نوترون‌ها بیشتر و بیشتر به کوارک سازندۀ خود تجزیه می‌شوند و نوعی سوپ کوارک ایجاد می‌شود.
البته درک ِ اینکه چه چیزی درون یک ستارۀ نوترونی وجود دارد، واقعاً دشوار است؛ بنابراین انفجار آگوست ۲۰۱۷ بنام GW170817 – برای اخترشناسان بسیار هیجان‌انگیز بود، زیرا به وضوح نحوۀ تغییر شکل ِ گرانشی این دو ستاره را با نزدیک شدن به یکدیگر نشان می‌داد و اطلاعات مفیدی را در مورد ساختار داخلی آن‌ها ارائه نمود.
“ورینن” و گروهش از این سیگنال موج گرانشی به همراه نتایج تئوریک فیزیک ذرات استفاده نمودند تا محاسبات دقیقی را ارائه نمایند. آن‌ها دریافتند که ستاره‌های نوترونی با جرم بسیار بالا که – حداقل برابر با ۲ برابر جرم خورشید است – ویژگی‌هایی را نشان می‌دهند که وجود یک هسته بزرگ کوارکی که بیش از نیمی از کل قطر ستاره نوترونی را اشغال نموده تأیید می‌کند. البته این نتایج قطعی‌ای نیستند؛ اما محاسبات نشان می‌دهد که اگر هستۀ این ستاره‌ها از کوارک تشکیل نشده باشد، چیزهای عجیب‌وغریبی روی خواهد داد.
کشف کوارک درون ستاره‌های نوترونی نه تنها شگفت‌انگیز است بلکه – به ما کمک می‌کند تا در مورد اولین لحظات تشکیل جهان هستی اطلاعات بیشتری کسب کنیم. کیهان‌شناسان بر این باورند که درست چند میکروثانیه بعد از بیگ بنگ که به عصر کوارک معروف است، جهان با یک سوپ داغ پلاسمای پرچگالی که به سرعت در هادرون‌ها جمع شد پر شده بود.
این روزها، ما می‌توانیم مادۀ آزمایشی کوارک را تنها در آزمایش‌های شتاب‌دهنده ذرات مشاهده نماییم؛ اما برخی از ستاره‌های عظیم نوترونی نیز می‌توانند آن را در خود جای‌داده باشند. اگر بتوانیم ویژگی‌های ستاره نوترونی‌ای را که مادۀ کوارکی در درونشان شکل می‌گیرد، تعیین نماییم، می‌توانیم به درک بهتری از دوره کوارک بدست بیاوریم.
از آنجا که رویداد GW170817، که توسط ابزار لایگو- ویرگو کشف شد، دومین ادغام ستاره نوترونی بود؛ قطعاً باقی ادغام‌های ستاره‌ای نیز دور یا زود می‌توانند به دانشمندان کمک کنند. در حقیقت تجزیه‌وتحلیل‌های بیشتر می‌تواند به محققان کمک کند تا محاسبات خود را دقیق‌تر نموده و شک و شبهات را برطرف نمایند. “وورینن” در پایان گفت: «این کشفیات نشان می‌دهد که عصر طلایی اخترفیزیک امواج گرانشی بتازگی آغاز شده و به زودی شاهد کشفیات بسیار اعجاب‌برانگیزی در این عرصه خواهیم بود. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Nature Physics منتشر شده است.
ترجمه: سهیلا دوست پژوه/ سایت علمی بیگ بنگ
منبع: sciencealert.com