ستاره نوتروني

ستاره نوتروني
هنگامي كه ستاره پر جرمي به شكل ابر نواختر منفجر مي شود، شايد هسته اش سالم بماند. اگر هسته بين 4/1 تا 3 جرم خورشيدي باشد، جاذبه آن را فراتر از مرحله كوتوله سفيد متراكم مي كند تا اين كه پروتونها و الكترونها براي تشكيل نوترونها به يكديگر فشرده شوند. اين نوع شيء سماوي ستاره نوتروني ناميده مي شود. وقتي كه قطر ستاره اي 10 كيلومتر (6مايل) باشد، انقباضش متوقف مي شود. برخي از ستارگان نوتروني در زمين به شكل تپنده شناسايي مي شوند كه با چرخش خود، 2 نوع اشعه منتشر مي كنند.

براي اين كه تصور بهتري از يك ستاره نوتروني در ذهنتان بوجود بيايد.. مي توانيد فرض كنيد كه تمام جرم خورشيد در مكاني به وسعت يك شهر جا داده شده است. يعني مي توان گفت يك قاشق از ستاره نوتروني يك ميليارد تن جرم دارد.

اين ستارگان هنگام انفجار برخي از ابرنواخترها بوجود مي آيند. پس از انفجار يك ابرنواختر ممكن است به خاطر فشار بسيار زياد حاصل از رمبش مواد پخش شده ساختار اتمي همه ي عناصر شيميايي شكسته شود و تنها اجزاي بنيادي بر جاي بمانند.

اكثر دانشمندان عقيده دارند كه جاذبه و فشار بسيار زياد باعث فشرده شدن پروتونها و الكترونها به درون يكديگر مي شوند كه خود سبب به وجود آمدن توده هاي متراكم نوتروني خواهد شد. عده كمي نيز معتقدند كه فشردگي پروتونها و الكترونها بسيار بيش از اينهاست و اين باعث مي شود كه تنها كوارك ها باقي بمانند. و اين ستاره كواركي متشكل از كواركهاي بالا و پايين (Up & down quarks)و نوع ديگري از كوارك كه از بقيه سنگين تر است خواهد بود كه اين كوارك تا كنون در هيچ ماده اي كشف نشده است.

از آنجا كه اطلاعات در مورد ستارگان نوتروني اندك است در سالهاي اخير تحقيقات زيادي بر روي اين دسته از ستارگان انجام شده است.

در اواخر سال 2002 ميلادي.. يك تيم تحقيقاتي وابسته به ناسا به سرپرستي خانم J. Cotton مطالعاتي را در مورد يك ستاره نوتروني به همراه يك ستاره همدم به نام 0748676 EXOا نجام داد. اين گروه براي مطالعه ي اين ستاره دو تايي كه در فاصله ي 30000 سال نوري از زمين قرار دارد.. از يك ماهواره مجهز به اشعه ايكس بهره برد.( اين ماهواره متعلق به آزانس فضايي اروپاست و XMMX- ray Multi Mirror نيوتن نام دارد)

هدف اين تحقيق تعيين ساختار ستاره نوتروني با استفاده از تأثيرات جاذبه ي زياد ستاره بر روي نور بود.

با توجه به نظريه ي نسبيت عام نوري كه از يك ميدان جاذبه ي زياد عبور كند.. مقداري از انرژي خود را از دست مي دهد. اين كاهش انرژي به صورت افزايش طول موج نور نمود پيدا مي كنند. به اين پديده انتقال به قرمز مي گويند.

اين گروه براي اولين بار انتقال به قرمز نور گذرنده از اتمسفر بسيار بسيار نازك يك ستاره نوتروني را اندازه گيري كردند. جاذبه ي عظيم ستاره نوتروني باعث انتقال به قرمز نور مي شود كه ميزان آن به مقدارجرم ستاره و شعاع آن بستگي دارد. تعيين مقادير جرم و شعاع ستاره مي تواند محققان را در يافتن فشار دروني ستاره ياري كند. با آگاهي از فشار دروني ستاره منجمان مي توانند حدس بزنند كه داخل ستاره نوتروني فقط متشكل از نوترونهاست يا ذرات ناشناخته ي ديگر را نيز شامل مي شود.

اين گروه تحقيقاتي پس از انجام مطالعات و آزمايشات خود دريافتند كه اين ستاره تنها بايد از نوترون تشكيل شده باشد. و در حقيقت طبق مدلهاي كواركي ذره ديگري جز نوترون در آن وجود ندارد.

درحين اين مطالعه و براي بررسي تغييرات طيف پرتوهاي ايكس يك منبع پرقدرت اشعه ايكس لازم بود. انفجارهاي هسته اي (Thermonuclear Blasts)كه بر اثر جذب ستاره همدم توسط ستاره نوتروني ايجاد مي شود.. همان منبع مورد نياز براي توليد اشعه ي ايكس بود. (ستاره نوتروني به سبب جرم زياد و به طبع آن.. جاذبه ي قوي.. مواد ستاره همدم را به سوي خود جذب مي كرد.) طيف پرتوهاي X توليد شده.. پس از عبور از جو بسيار كم ستاره نوتروني كه از اتم هاي آهن فوق يونيزه شده تشكيل شده بود توسط ماهواره XMM-نيوتن مورد بررسي قرار گرفتند.

نكته ي قابل توجه اين است كه در آزمايشهاي قبلي كه توسط گروه ديگري انجام شده بود تحقيقات بر روي ستاره اي متمركز بود كه ميدان مغناطيسي بزرگي داشت و چون ميدان مغناطيسي نيز بر روي طيف نور تأثير گذار است تشخيص اثر نيروي جاذبه ي ستاره بر روي طيف نور به طور دقيق امكان پذير نبود. ولي ستاره موردنظر در پروژه بعدي (كه آن را توضيح داديم) داراي ميدان مغناطيسي ضعيفي بود كه اثر آن از اثر نيروي جاذبه قابل تشخيص بود.