بازنگري در ساختار پوستۀ ستاره نوتروني

0
227

بیگ بنگ: طبق محاسبات جديد، ساختار بلورين خاص پوسته‌هاي ستاره نوتروني كه براي سال‌­ها صحيح تصور مي شد، احتمالاً اشتباه است و مي‌­تواند نظريه‌­ پردازان را وادار كند كه در مدل­‌هايشان از برخي پديده‌­هاي ستاره نوتروني، بازنگري كنند.

به گزارش انجمن فیزیک ایران، پوسته‌­ي ستاره نوتروني، تنها بخشي از جرم ستاره را تشكيل مي‌­دهد اما به طور قابل توجهي پديده‌­هايي همچون آهنگ سرمايشي و توليد اشعه گاما را تحت تاثير قرار مي‌­دهد. طبق آنچه در فيزيكال ريويو لترز به چاپ رسيده است، دو تن از نظريه‌­ پردازان دريافته‌­اند كه ساختاري­ كه سال­‌ها فيزيك‌­دانان نجومي در نظر مي­گرفتند، ناپايدار است. اگر اين نتايج صحيح باشد، نظريه­‌ پردازان مي‌­بايست بسياري از وي‍‍ژگي­‌هاي اساسي ستاره‌­هاي نوتروني را بار ديگر محاسبه كنند. همچنين اين شانس وجود دارد كه اين موجودات، چشمه قويتري از تابش گرانشي باشند كه به صورت بالقوه قابل آشكارسازي است، قويتر از آنچه همگان قبلاً انتظار داشتند.

fd34aa29-e132-4dc2-8712-36deb5196f27ويژگي‌­هاي پوسته يك ستاره نوتروني، به شدت پديده‌­هايي همچون انفجار هاي تابش ايجاد شده توسط ستاره‌­هاي نوتروني بسيار مغناطيسي را تحت تاثير قرار مي­دهد.

يك ستاره نوتروني هنگامي شكل مي‌­گيرد كه هسته يك ستاره بسيار عظيم به يك ابرنواختر (سوپرنوا) فروپاشي ­كند و كره اي به قطر حدود 20 كيلومتر با جرم بيشتر از جرم خورشيد به جا ­گذارد. ساختار ميكروسكوپي پوسته خارجي، شبكه‌­اي از هسته­‌هاي غني از نوترون است كه توسط گاز يكنواخت الكتروني احاطه شده است. اگر شما به سمت مركز ستاره حركت كنيد، فشار افزاينده باعث تركيب هرچه بيشتر الكترون­‌ها و پروتون­‌ها و تشكيل نوترون­‌ها مي­‌شود و در نتيجه، چگالي نوتروني در هسته­‌ها افزايش مي‌­يابد. سرانجام در پوسته داخلي، هسته‌­ها قابليت پذيرش نوترون بيشتر را از دست مي­دهند و نوترو‌‌ن­‌هاي آزاد يك ابر شاره كه به شبكه نفوذ مي‌­كند را مي­سازند.

تغيير شكل­‌ها و شكاف­‌ها در پوسته­‌هاي ستاره‌­هاي نوتروني به پديده‌­هايي همچون امواج گرانشي، انفجارهاي اشعه گاما و رخدادهايي كه در آن­ها چرخش ستاره ناگهان سرعت مي­‌گيرد، ارتباط داده مي­‌شوند. ساختار پوسته‌­ي داخلي، كليد فهم اين رخدادها است. نظريه‌­ پردازان، بسياري از جوانب پوسته داخلي را بررسي كرده‌­اند. براي مثال، ارتعاشات شبكه را مورد تحليل قرار داده‌­اند. دميتري كوبايوكوف، از دانشگاه اميا در سوئد مي­‌گويد «اين موضوع از دهه 1970 مورد مطالعه بوده است.» ساختار پوسته‌­ي داخلي، به صورت شبكه به اصطلاح مكعب مركز پر (bcc) (هر واحد مكعبي از بلور، هسته­‌ها را در مركز و هشت راس جاي داده است) و گاز الكتروني كه در سرتاسر ساختار جريان دارد، مدل­‌سازي شده است. اما تصور بر اين بود كه نوترون­‌هاي آزاد اثر كمتري داشته باشند.

كوبايوكوف و كريستوفر پتيك از دانشگاه كپنهاگ و موسسه فيزيك نظري وابسته به شمال اروپا (NORDITA) در استكهلم، در اين كار جديدشان، برهم­كنش ميان نوترون­‌هاي آزاد و شبكه را توضيح داده‌­اند. آن­‌ها دريافتند كه نوترون­‌ها تا حدي مشابه جزء اضافي در آلياژ فلزي هستند و باعث يك كشش موثر ميان هسته‌­ها مي­‌شوند. اين كشش، اثرات چشمگيري روي پاسخ پوسته به ارتعاشات شبكه با طول موج كوتاه دارد. شبكه به طور مداوم با ارتعاشاتي كه گستره وسيعي از طول موج­‌ها را دارد، به آهستگي تكان مي­‌خورد. اين تيم متوجه شده است كه سيستم در طول موج‌­هاي كوتاه‌تر از حدود 2 تا 5 برابر فاصله شبكه، ناپايدار است و كمبود استحكام باعث مي‌­شود اندازه ارتعاشات به طور مداوم رشد كند. كوبايوكوف بر اين نظر است كه ناپايداري ايجاب مي­‌كند فرض معمول آرايش بلورين bcc هسته‌­ها، نادرست باشد.

ادوارد براون (Edward Brown)، پژوهش‌­گري از دانشگاه ايالت ميشيگان در لنسينگ شرقي مي­گويد «بسياري از مدل­‌هاي ما ممكن است احتياج به اصلاح داشته باشند و يا حتي به‌­طور كلي كنار گذاشته شوند.» همچنين او بيان مي‌­كند «اگر ساختار شبكه متفاوت باشد، در اين صورت بسياري از ويژگي‌­ها نياز به محاسبه دوباره دارند. فيزيك بسيار جالب و مهمي مي‌­تواند به ميزان زياد در آن وجود داشته باشد.» ساختار پوسته داخلي، استحكام و قدرت پوسته را تحت تاثير قرار مي­‌دهد و مي‌­تواند باعث تاثير عمده‌­اي روي رفتار ستاره شود. براي مثال، اگر پوسته يك ستاره نوتروني به اندازه قوي مستحكم باشد، مي‌­تواند ساختارهاي كوه-مانند روي سطح‌­اش را حفظ كند. ستاره‌­هاي نوتروني مي‌­توانند بيشتر از 600 بار در ثانيه بچرخند. همراه با اين چرخش، كوه­‌ها امواج كوچكي را در فضا-زمان ايجاد مي‌­كنند كه به نام امواج گرانشي شناخته­ مي‌­شوند. اين امواج ممكن است توسط رصدخانه موج گرانشي تداخل سنج ليزري (LIGO) كه تلاشي در راستاي اولين رديابي مستقيم امواج گرانشي است، قابل آشكارسازي باشد. براون مي­‌گويد « پوسته مي­تواند بسيار سخت‌­تر از آنچه ما تصور مي­‌كرديم باشد و بتواند كوه­هاي بسيار بزرگتر را حفظ كند كه در اين صورت هدف بسيار جذاب‌­تري براي LIGO خواهد بود.»

چنين افزايشي در استحكام، گسيختگي‌­هاي زمين لرزه مانند در پوسته را نيز تحت تاثير قرار مي‌­دهد. اين ­گسيختگي­‌ها احتمالاً به انفجارهاي اشعه گاما كه از مگنتارها (ستاره­هاي نوتروني بسيار مغناطيسي) مشاهده شده است، مربوط مي­‌شوند. نظر براون بر اين است كه پژوهشگران كه اين پديده­‌ها را مطالعه مي‌­كنند ممكن است نياز باشد اين نتايج را به‌­دقت ببينند، « اين نتايج مي‌­تواند چيزها را خيلي تغيير دهد يا اينكه آن­‌ها را تنها به ميزان كمي اصلاح كند.»

منبع:physics

مرجع: PhysRevLett

ترجمه: آزاده نعمتی



ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.