در پی کشف سنگین‌ترین تپ‌اختر و اندازه‌گیری جرم آن به کمک اثرات نسبیتی، دانشمندان با قطعیت اعلام کرده‌اند که ستارگان نوترونی فقط از نوترون ساخته شده و ذراتی مانند کوارک در آن وجود ندارند.
اندازه‌گیری امواج رادیویی منتشر شده از سنگین‌ترین تپ‌اختر کشف شده تاکنون نشان دهنده این امر است که این ستارگان برخلاف نظریه‌های عجیب‌وغریبی که ذرات بنیادینی مانند کوارک را ماده اصلی تشکیل‌دهنده آنها معرفی می‌کند؛ در حقیقت از نوترون‌ها تشکیل شده‌اند. بدین‌ترتیب، نام ستاره نوترونی دقیقا برازنده این اجرام سینگین است.
به گزارش نیچر، ستارگان نوترونی از انفجار ابرنواختری ستارگان سنگین باقی می‌مانند. طبق مدل‌های استاندارد اخترشناسی، در اثر این انفجار، اتم‌ها تحت تاثیر نیروی گرانش آن‌قدر فشرده می‌شوند که لایه‌های الکترونی به درون هسته اتم فرومی‌ریزند؛ پروتون‌ها و الکترون‌ها با هم برخورد می‌کنند و به نوترون تبدیل می‌شوند. بنابراین، ماده‌ای کاملا تشکیل‌شده از نوترون باقی می‌ماند و همین، وجه تسمیه نام‌گذاری این ستارگان است.
ولی به گفته پل دمورست؛ اخترشناس رصدخانه ملی رادیویی فضایی در شارلوتزویل ویرجینیا؛ اخترشناسان در مورد این‌که در چگالی‌های فوق‌العاده بالای درون این ستارگان چه بر سر ماده می‌آید، چیز زیادی نمی‌دانستندو همین امر، برخی دانشمندان را بر آن داشت تا ادعا کنند که شاید «ستاره نوترونی» نام درستی نباشد. مدل‌های جایگزین پیشنهاد می‌کنند که شاید این اجرام از ذرات تشکیل‌دهنده نوترون یعنی کوارک‌های آزاد یا دیگر انواع ذرات غریب مانند هایپرون (جرمی که حد فاصل بین پروتون و نوترون است)، تشکیل شده باشند.
تنها راه آزمودن درستی این نظریات، محاسبه جرم ستاره‌های نوترونی است؛ چرا که هر مدل حد بالایی متفاوتی را برای جرم آنها پیش‌بینی می‌کند. دمورست و گروهش در مقاله‌ای که در همین هفته در نیچر منتشر شد، رصد ستاره‌ای نوترونی را گزارش کرده‌اند که جرمی تقریبا 2 برابر خورشید دارد (700هزار برابر زمین) و از بزرگ‌ترین ستاره نوترونی قبلی 13درصد بزرگ‌تر است.
پژوهشگران از تلسکوپ گرین‌بنک رصدخانه ملی رادیویی در ویرجینیای غربی استفاده کردند تا ستاره نوترونی J1614-2230 را که در منظومه‌ای دوتایی به دور یک کوتوله سفید می‌گردد؛ بیازمایند. (کوتوله سفید، جسمی به اندازه زمین است که جرمش حداکثر 1.4 برابر خورشید است و از مرگ ستارگانی همانند خورشید برجا می‌ماند). ستاره نوترونی پالس‌های رادیویی را در بازه‌های زمانی منظم میلی‌ثانیه‌ای ساطع می‌کند، ولی از آنجاکه هر پالس در مسیر رسیدن خود به زمین از کوتوله سفید می‌گذرد، با تاخیری مواجه می‌شود که میزان این تاخیر متناسب با جرم کوتوله سفید است و با توجه به دوران این ستاره‌ها به دور هم، مقدار آن هم متغیر است.
این اثر که «تاخیر شاپیرو» نام دارد، از اثرات نسبیت‌عام است که بیان می‌دارد میدان گرانشی یک جرم بزرگ سبب می‌شود که زمان کندتر شود و پالس‌های رادیویی با تاخیر مواجه شوند. با ترکیب مقادیر اندازه‌گیری شده تاخیر شاپیرو، دوره دوران ستاره‌ها به دور هم و سرعت ستاره نوترونی، دانشمندان توانستند جرم ستاره نوترونی را محاسبه کنند.
معمای جرم
به گفته دیوید نایس، اخترشناس کالج لافایت در ایستون پنسیلوانیا، پیش از این نیز گزارش‌های تجربی از دیگر ستاره‌های نوترونی سنگین وجود داشت، ولی تلاش برای اندازه‌گیری‌های تاخیر شاپیرو نتوانسته بود وجود جرم زیاد را اثبات کنند. او می‌گوید: «این نمایشی زیبا از اثر شاپیرو است که نشان می‌دهد ستاره‌های نوترونی سنگین‌تر هم می‌توانند وجود داشته باشند».
به گفته دمورست، جرم گزارش شده ستاره نوترونی بیشتر از چیزی است که با تمام مدل‌های جاری مبتنی بر ذرات عجیب پیش‌بینی شده و احتمال این را که ستاره‌های نوترونی از هر چیزی به جز نوترون‌ها تشکیل شده باشند، تضعیف می‌کند.
با این حال، جیمز لاتیمر، اخترشناس دانشگاه ایالتی نیویورک اشاره می‌کند که تغییر پارامترهای با توانایی تعامل بین ذرات در مدل‌های مبتنی بر ذرات غریب، به نحوی که آنها را با یافته‌های پژوهشگران سازگار کند، امر نسبتا ساده‌ای خواهد بود. او می‌گوید: «برای این که بتوان به طور کامل این مدل‌های مبتنی بر ذرات بنیادین را رد کرد، شما باید قطر ستاره را بدانید».
تلاش اخترشناسان برای محاسبه قطر این ستاره در حال انجام است که احتمالا باید حدود 30 کیلومتر باشد. با این وجود، جرم بسیار زیاد ستاره نوترونی می‌تواند اخترشناس‌ها را وادارد تا دوباره در مورد مدل‌های شکل‌گیری سیستم‌های دوتایی فکر کنند. شبیه‌سازی‌های کامپیوتری عموما جرم ستاره‌های نوترونی متعلق به مجموعه‌های دوتایی را بین 1.2 تا 1.5 برابر جرم خورشید پیش‌بینی می‌کنند.
مدل‌ها پیشنهاد می‌کنند که مقدار اندکی از ماده می‌تواند از ستاره دوم به ستاره نوترونی منتقل شود، ولی به گفته لاتیمر حتی این مقدار هم نمی‌تواند توجیه‌کننده جرم بسیار زیاد این ستاره نوترونی باشد. به این منظور، خیلی مهم خواهد بود که این نتایج را با جستجو برای دیگر ستاره‌های نوترونی سنگین در سیستم‌های دوتایی تایید کرد. این معمایی است که باید پاسخی برای آن یافت.
زینب حسینی از سایت نجوم ایران
به نقل از خبرآنلاین