احتمال کشف یک ستارۀ عجیب

بیگ بنگ: ستارگان کوارکی یا کوارک اختر نوع خاصی از ستارگان هستند که دانشمندان معتقدند به طور کامل از ماده کوارکی تشکیل شده‌اند. این مسئله فقط به صورت تئوری مطرح است و هنوز ستاره‌های کوارکی کشف نشده‌اند، اما این به این معنی نیست که آنها وجود ندارند.

به گزارش بیگ بنگ، به گفته اخترشناسان، ستارهٔ عجیب یک ستاره کوارکی است که در ساختار آن ماده عجیب «ماده کوارک عجیب» وجود داشته‌ باشد. آنها زیرگروهی با عنوان ردهٔ ستاره کوارک تشکیل می‌دهند.

از آنجایی که ستارگان نوترونی تماماً از نوترون تشکیل شده‌اند. بنابراین این احتمال هم وجود دارد که ستارگانی وجود داشته باشند که بر اثر فشار نوترون را هم خرد کرده و تبدیل به کوارک شده‌اند.

بتازگی اخترشناسان دانشگاه سائوپائولو و دانشگاه فدرال ABC در برزیل یک جرم به نام XMMU J173203.3-344518 را بررسی کردند که می‌تواند کاندیدی برای ستاره‌های کوارکی باشد. این ستارۀ مرده ۸۱۵۰ سال نوری از ما فاصله دارد و به دور بقایای ابرنواختر HESS J1731-347 می‌چرخد. این ستاره فقط ۱.۱۷ برابر جرم خورشید دارد و این قضیه واقعاً گیج‌کننده است، زیرا ستاره‌های نوترونی نباید تا این حد کوچک باشند. این یعنی ممکن است اصلاً یک ستاره نوترونی نباشد و در عوض از ذرات کوارک‌ عجیب و غریب تشکیل شده باشد.

هنگامی که سوخت ستارگان با جرمی خاص تمام می‌شود، در یک آذرخش کیهانی از گرما و الکترومغناطیس فرو می‌ریزند و بخشی از لایه‌های بیرونی آنها منفجر می‌شود. تنها چیزی که باقی می‌ماند، جسمی بسیار متراکم است که اتم‌های آن فشرده هستند. در اعماق هسته‌ی آن، الکترون‌ها در هسته‌های خود فشرده می‌شوند و پروتون‌ها را مجبور می‌کنند تا بار خود را از دست بدهند و به نوترون تبدیل شوند. تبریک می‌گویم، این یک «ستاره نوترونی» تازه متولد شده است.

اگر جرم کافی وجود داشته باشد، تمام آن گرانش افزوده بر نیروهای هسته‌ای، ماده را به چیزی غیرقابل تصور تبدیل می‌کند و در این صورت موجب ایجاد یک سیاه‌چاله می‌شود. اما ستاره‌های عجیب ممکن است بدون در نظر گرفتن فرضیه Bodmer-Witten در ثبات، در دما و فشارهای نزدیک به صفر بتوانند وجود داشته باشند، به نحوی که ماده کوارک عجیب در مرکز ستاره‌های نوترونی بتواند شکل بگیرد و ثابت بماند؛ همانگونه که مادهٔ معمولی کوارک می‌تواند.

چنین ستاره‌های عجیبی به‌طور طبیعی دارای لایه پوسته‌ای از مواد ستارهٔ نوترونی خواهند بود. عمق لایهٔ پوسته بستگی به شرایط فیزیکی و شرایط کل ستاره و به‌طور کلی به ویژگی‌های مادهٔ کوارک عجیب دارد. ستاره‌هایی که تا حدی از مادهٔ کوارک (شامل ماده کوارک عجیب) تشکیل شده‌اند نیز به عنوان ستاره‌های ترکیبی نامیده می‌شوند.

این تیم با مقایسه‌ی نتایج خود با معادلات ماده‌ی عجیب و مدل‌های احتمالی برای ایجاد آن‌ها در ابرنواخترها، معتقد است که این شی کوچک هنوز تمام علائم یک ستاره‌ی عجیب و غریب فرضی را دارد. کوارک‌ها ذرات بنیادی هستند که برای ایجاد باریون‌ها به صورت سه‌گانه دسته‌بندی می‌شوند. دو مورد از معروف‌ترین نمونه‌های این گروه‌ها، ذرات هسته‌ای پروتون و نوترون هستند.

اگر انرژی کافی را در هر نقطه متمرکز کنید، کوارک‌ها می‌توانند بر نیروهایی که آنها را به یکدیگر متصل می‌کنند غلبه کنند تا چیزی کمتر ساختاربندی شده ایجاد کنند. اگر این سوپ داغ را تحت فشار کافی قرار دهید، کوارک‌های آن ممکن است به عنوان شکل جدیدی از ماده در مجموع به نام «ماده کوارکی» ظاهر شوند.

کوارک‌ها به شکل‌ها یا طعم‌های مختلفی ظاهر می‌شوند. طعم‌های «بالا» و «پایین» با هم ترکیب می‌شوند و پروتون‌ها و نوترون‌ها را تشکیل می‌دهند. تحت فشار کافی، کوارک‌های پایین می‌توانند به کوارک‌های بالا تبدیل شوند، که در نتیجه می‌توانند به طعم دیگری تبدیل شوند – یک کوارک عجیب.

هنوز مشخص نیست که چگونه یک جسم فوق فشرده که عمدتاً از “کوارک‌های عجیب” تشکیل شده و از یک ابرنواختر بیرون می‌آید؛ اما برخی مدل‌ها نشان می‌دهد که «ماده کوارکی» معمولاً درست از ابتدای فروپاشی می‌تواند تکامل یابد. در واقع تحت شرایط نسبتاً منحصربفرد، چیزی باعث می‌شود که این ماده غالب شود و انرژی بیشتری را در هنگام فروپاشی آزاد کند تا جرم بیشتری را از بین ببرد و کوارک‌های اضافی را به جا بگذارد. تخمین‌های جدید سن و دمای سطح XMMU J173203.3-344518، همراه با شعاع و جرم کوچک آن نشان می‌دهد که این مقادیر با شرایط خنک‌سازی سازگاری دارد و به ترکیب‌بندی عجیب آن اشاره می‌کند.

این بدان معنا نیست که چیز عادی‌تر را می‌توان رد کرد، بلکه به جامعه نجومی دلیل بیشتری می‌دهد تا تلسکوپ‌های خود را به سمت این ستارۀ عجیب بچرخانند، زیرا این یک گزینۀ برجسته محسوب می‌شود.

نویسندگان استدلال می‌کنند: «هنوز زود است که ادعا کنیم به یک نتیجه‌گیری قوی‌تر دست پیدا کرده‌ایم، اگرچه این مورد مهمی است و تشخیص‌های دیگر می‌تواند به اطلاعات ما اضافه کند.» این تحقیق در مجله‌ی Astronomy and Astrophysics Letters پذیرفته شده است و در حال حاضر در arXiv موجود می‌باشد.

ترجمه و گرداوری: سمیر  الله‌وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منابع: Quark star , sciencealert.com

لینک کوتاه نوشته : https://bigbangpage.com/?p=105953

(۱۰ نفر , میانگین : ۴,۶۰ از ۵)