شکار امواج گرانشی ناشی از برخورد دو ستارۀ نورتونی

بیگ بنگ: برای اولین بار دانشمندان از سراسر جهان برای عکسبرداری از برخورد دو ستاره نوترونی در فاصله ۱۳۰ میلیون سال نوری از زمین، مشارکت کردند. این رویداد کیهانی GW170817 نامگذاری شده است.

به گزارش بیگ بنگ، این رخداد به کمک ستاره شناسی امواج گرانشی ممکن شد که با تشخیص و آگاه سازی رصدخانه ها از محل این انفجار، مشاهدۀ همزمان نوری و امواج گرانشی، مهیا شد. این اتفاق مهمی است چرا که تا پیش از این هرگز قادر به مشخص کردن مکانی که امواج گرانشی از آن می آیند نبودیم و یا قادر به مشاهده واقعه ای که منجر به تولید امواج گرانشی می شد نبودیم در حالی که این رخداد پنجمین موج گرانشی است که تاکنون شناسایی شده است.

چهار موج گرانشی قبلی حاصل ادغام سیاهچاله های دوتائی و تشکیل یک سیاهچالۀ واحد بودند و به همین دلیل قادر به دیدن آنها نبودیم. تا اوایل امسال ما فقط دو آشکارساز امواج گرانشی داشتیم (LIGO در لوئیزیانا و واشنگتن) و به همین دلیل قادر به تعیین محل دقیق منشا امواج گرانشی نبودیم. اما با اضافه شدن سومین آشکار ساز (Virgo در ایتالیا) دقت این آشکارسازها در مکان یابی منشا امواج گرانشی ۱۰ برابر افزایش یافته است.

از طرفی سیاهچاله ها بخاطر طبیعتشان نامرئی هستند و همه نور را جذب می کنند. به همین دلیل ما فقط از طریق تغییراتی که سیاهچاله ها در فضای اطرافشان به وجود می آورند قادر به شناسایی آنها هستیم، در حالی که ستاره های نوترونی مرئی بوده و برخورد آنها رویداد داغی را رقم خواهد زد. برای این رصد حدود ۷۰ رصدخانۀ فضائی و زمینی، به همراه آشکارسازهای LIGO و Virgo، منطقه کوچکی از آسمان در صورت فلکی مار باریک(Hydra) را نشانه گرفتند. در ساعت ۸:۴۱ بامداد ۱۷ آگوست به وقت شرق آمریکا ۱/۷ ثانیه پس از پایان فعالیت اولین آشکارساز دو رصدخانه فضائی (تلسکوپ فضائی اشعه گامای فرمی متعلق به ناسا و آزمایشگاه بین المللی اخترفیزیک پرتوی گامای ESA) یک انفجار پرتوی گامای شدید در همان ناحیه از آسمان، دریافت کردند.

در حالی که امواج گرانشی حاصل از ادغام سیاهچاله ها فقط برای کسری از ثانیه دوام داشتند در این رخداد امواج گرانشی حدود ۱۰۰ ثانیه فعال بودند. این یک رویداد اتفاقی نبود و اخترشناسان سراسر جهان دیوانه وار برای نشانه گیری تلسکوپ هایشان به سمت صورت فلکی مار باریک از یکدیگر سبقت می گرفتند. به گفته سخنگوی LIGO: «بلافاصله برای ما مشخص شد که منبع این امواج ستاره های نوترونی هستند، منبعی که همواره امیدوار بودیم مشاهده اش کنیم.»

ستاره های نوترونی در پایان عمر ستارگان فوق سنگین به وجود می آیند. زمانی که هستۀ ستاره در هم فرو می ریزد گرانش موجب ادغام پروتون ها و الکترون ها و تبدیل آنها به نوترون و نوترینو می شود. نوترینوها می گریزند اما نوترونها به طرز فوق العاده متراکمی هسته ای به قطر ۱۰ تا ۲۰ کیلومتر را شکل می دهند. در صورتی که جرم این هسته کمتر از حدود ۳ برابر جرم خورشید باشد ستارۀ نوترونی به وجود می‌آید، اما در صورت سنگین تر بودن، هسته به صورت یک سیاهچاله در هم فرو میریزد.

دو ستارۀ نوترونی درگیر در این رویداد کیهانی جرمی حدود ۱/۱ و ۱/۶ برابر جرم خورشید داشتند و در مداری مارپیچ به فاصلۀ ۳۰۰ کیلومتر گرد یکدیگر می چرخیدند و زمانی که به یکدیگر نزدیک شدند سرعت گرفتند و باعث اعواج در فضا-زمان اطرافشان شدند و این امواج را به سراسر کیهان ارسال کردند. به علت فاصله مناسب این رخداد، برخورد نهائی به شدت درخشان بود و توپ آتشینی از پرتوی گاما منتشر کرد.

شما در ویدئوی زیر می توانید تاثیر این برخورد و انفجار ستاره ای را مشاهده کنید. نقطۀ روشن بزرگ در مرکز کهکشان NGC 4993 می باشد و در سمت بالا و چپ شما رویداد GW170817 را با رنگ قرمز مشاهده می کنید. قسمت باورنکردنی ماجرا این است که با وجود اینکه این رخداد از تصادف دو ستارۀ نوترونی با جرمی اندکی بیشتر از خورشید صورت گرفته اما همچنان از فاصله ۱۳۰ میلیون سال نوری از زمین نیز، قابل مشاهده است.

به گفته جولی مک انری یکی از دانشمندان پروژه فرمی ناسا: «برای دهه ها ما مشکوک بودیم که انفجارهای کوتاه مدت پرتوی گاما حاصل ادغام ستاره های نوترونی است، اما اکنون با داده های شگفت انگیز LIGO و Virgo ما پاسخ را یافته ایم. بر اساس داده های حاصل از امواج گرانشی، دو شئ ادغام شده جرمی منطبق با جرم ستاره های نوترونی داشتند و انفجار پرتوی گاما نیز موید این واقعیت است که این اجرام سیاهچاله نبودند چرا که ادغام سیاهچاله ها نوری تولید نمی کند.» و بار دیگر نیز ثابت شد که حق با اینشتین بود.

به گفته اندرو ملاتس از دانشگاه ملبورن: «این رخداد با اختلاف فقط چند واحد در ۱۰ هزار تریلیون واحد مشخص کرد که سرعت امواج گرانشی برابر سرعت نور است که موید یکی از پیش بینی های مهم اینشتین در سال ۱۹۱۵ بود.» رصدخانه ها در هفته ها و ماه های پیش رو برای فهم بیشتر از پدیدۀ kilonova (این اتفاق زمانی روی می دهد که مواد باقی مانده از برخورد هنوز با نور زیاد می درخشند و به پراکنده شدن در فضای اطراف ادامه می دهند.) به رصد این رخداد ادامه خواهند داد. در ویدئوی زیر نیز شبیه سازی برخورد این ویدئو را مشاهده کنید:

در آینده رصدخانه ها و مراکز علمی در سراسر جهان دربارۀ این رویداد کیهانی مقالاتی منتشر خواهند کرد چرا که جنبه های بسیاری از آن باید آشکار شود. از هر جنبه ای این رخداد بسیار غنی می باشد: از مدل های دقیق راجع به ساز و کار داخلی ستارگان نوترونی و امواجی که منتشر می کنند گرفته تا فیزیک بنیادی تری چون نسبیت عام. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Physical Review Letters منتشر شده ست.

ترجمه: دکتر مصطفی رحمانی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com

image_pdfimage_print
(8 نفر , میانگین : 5٫00 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=70852
مصطفی رحمانی

مصطفی رحمانی

فارغ التحصیل از دانشگاه تهران در سال 1383 در رشته ی دکترای دندانپزشکی، علاقه مند به مباحث فیزیک و نجوم میباشد و در زمینه انتشار مقاله با وبسایت بیگ بنگ همکاری دارد.

شما ممکن است این را هم بپسندید

۲ پاسخ‌ها

  1. طجرلو گفت:

    فوق العاده بود

  2. mina گفت:

    مرسی عالی بود .
    تشکر.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *