رمزگشایی فضای درونی ستاره نوترونی با مدل‌های ریاضی

تیمی از فیزیکدانان دانشگاه گوته در فرانکفورت، مدل‌های ریاضی ای را توسعه داده‌اند که ممکن است به کشف فضای درونی انواع ستاره های نوترونی مرموز کمک کند.

به گزارش تکناک، ستارگان نوترونی برای اولین بار بیش از 60 سال پیش کشف شدند، اما اطلاعات کمی در مورد درون ستارگان نوترونی و هسته های فوق العاده فشرده این ستارگان مرده وجود دارد.

دانشمندان بر اساس یافته های خود، در یک بیانیه مطبوعاتی اعلام کردند، آنها شباهت شگفت انگیزی به پرالین های شکلاتی دارند.

فیزیکدانان تعداد زیادی معادلات حالت را توسعه دادند و دریافتند که این معادلات اطلاعات تازه ای راجب به ستاره های نوترونی آشکار می کنند. معادله حالت وضعیت ماده یک جسم را تحت مجموعه ای از شرایط فیزیکی از پیش تعیین شده نشان می دهد.

معادلات تیم دانشگاه گوته نشان می دهد که ستاره‌ های نوترونی نوترونی سبک (کوچکتر از حدود 1.7 جرم خورشیدی) دارای یک پوسته نرم و یک هسته سفت هستند، در حالی که ستارگان نوترونی “سنگین” (بزرگتر از 1.7 جرم خورشیدی) دارای یک پوسته سفت و یک هسته نرم هستند.

لوچیانو رزولا، سرپرست این مطالعه، توضیح داد: این نتیجه بسیار جالب است زیرا اندازه گیری مستقیمی از اینکه مرکز ستارگان نوترونی چقدر می تواند تراکم پذیر باشد، به ما می دهد. ستاره‌های نوترونی ظاهراً کمی شبیه پرلین‌های شکلاتی رفتار می‌کنند. ستاره‌های سبک شبیه شکلات‌هایی هستند که در مرکزشان یک فندق وجود دارد که با شکلات نرم احاطه شده است، در حالی که ستاره‌های سنگین را می‌توان بیشتر شبیه شکلات‌هایی دانست که در آن لایه‌ای بیرونی سخت یک مغز نرم را احاطه کرده اند.

اعتقاد بر این است که ستارگان نوترونی زمانی تشکیل می شوند که یک ستاره عظیم پس از یک انفجار ابرنواختری در خود فرو می ریزد. به عبارت دیگر، ستاره آنقدر عظیم نبوده که سیاهچاله ایجاد کند. آنها در واقع بقایای ستاره ای هستند که تمام سوخت خود را مصرف کرده است.

کشف اسرار ستارگان نوترونی

دانشمندان همچنین با تجزیه و تحلیل معادلات حالت خود به اکتشافات دیگری نیز دست یافتند. برای مثال، آنها دریافتند که صرف نظر از جرمشان، ستارگان نوترونی احتمالاً تنها 12 کیلومتر شعاع دارند، به این معنی که آنها به اندازه شهری که دانشگاه گوته در فرانکفورت در آلمان در آن قرار دارد هستند.

کریستین ایکر یکی از نویسندگان مطالعه را اینگونه توضیح داد: مطالعه عددی گسترده ما نه تنها به ما امکان می دهد تا شعاع و حداکثر جرم ستارگان نوترونی را پیش بینی کنیم، بلکه میتوانیم محدودیت های جدیدی را برای قابلیت شکل پذیری آنها در سیستم های دوتایی تعیین کنیم، یعنی اینکه آنها چقدر یکدیگر را از طریق میدان های گرانشی خود منحرف می کنند. نتایج این تحقیق برای شناخت دقیق سایر معادله های حالت ناشناخته که با مشاهدات نجومی آینده و ردیابی امواج گرانشی حاصل از ادغام ستارگان ایجاد میشود به کار خواهد رفت.

وی ادامه داد: در حالی که یافته های جدید به طور قطعی فضای درونی ستارگان نوترونی را آشکار نمی کند، مطالعه عددی گسترده ما نه تنها به ما امکان می دهد تا شعاع ها را پیش بینی کنیم، بلکه آنها تصویری لذت بخش از ستاره های شکلاتی پرالین بی شماری را ارائه می دهند که در سراسر آسمان شب پخش شده اند.

در حقیقت، برخی از انواع ستارگان نوترونی دارای نیروی مغناطیسی بسیار متمرکزی هستند که می توانند یون آهن را از جریان خون شما حتی در فاصله 1609 کیلومتری اتم به اتم جدا کنند. آنها برخی از مرموزترین و قدرتمندترین اجرام در جهان ما هستند، به این معنی که هر چه بیشتر در مورد آنها بدانیم، به درک بیشتری در مورد تکامل کیهان میرسیم.