به گزارش مجله نجم
یک ستاره نوترونی بقایای یک ستاره عظیم است که زمانی در یک انفجار ابرنواختری مرده است. به طور کلی، ستاره‌های نوترونی برخی از افراطی‌ترین اجرام در جهان شناخته‌شده هستند – و این به ویژه زمانی صادق است که بقایای ستاره‌ای بسیار متراکم همراه با ستاره‌های همراه (که هنوز «نمرده‌اند») به اندازه کافی نزدیک به یک ستاره نوترونی عظیم وجود داشته باشند. گرانش ماده را از آن ستاره دوم جدا می کند. به عبارت دیگر، ستاره همراه مانند قربانی ستاره ای یک ستاره نوترونی است.
این “ستارگان نوترونی خون آشام” خاص هستند زیرا مانند یک بلا لوگوسی کیهانی زنده می شوند. این به این دلیل است که مواد در حال سقوط از ستاره همراه منجر به انفجارهای گرما هسته ای در سطح ستاره نوترونی می شود. بخشی از این مواد ربوده شده به سمت قطب های ستاره نوترونی هدایت می شود، جایی که با سرعت های نزدیک به نور در جت های اخترفیزیکی قدرتمند منفجر می شود. با این حال، دلایلی که منجر به این پرتاب ها شد – و چگونگی ارتباط آنها با این انفجارهای گرما هسته ای – همچنان یک راز باقی ماند.
با این حال، تحقیقات جدید پیشرفتی در این معما ایجاد کرده است.
دانشمندان یک راه را برای اندازه گیری سرعت این جت ها کشف کرده اند و مقادیر را با ویژگی های ستاره نوترونی و ستاره همراه دوتایی تاسف باری که از آن تغذیه می کند، مرتبط می کنند. این در نهایت می‌تواند به حل این معمای جت کمک کند و شاید اطلاعاتی در مورد اجرام دیگری که ماده را از ستاره همراه جدا می‌کنند، مانند سیاه‌چاله‌های پرجرم، ارائه دهد.
مربوط: تلسکوپ فضایی جیمز وب کشف کرد که ادغام ستاره های نوترونی طلا را در جهان ایجاد می کند: “هیجان انگیز بود”
توماس راسل، نویسنده اصلی و دانشمند مؤسسه ملی اخترفیزیک (INAF) به Space.com گفت: برای اولین بار، ما توانستیم سرعت جت های ثابت پرتاب شده از یک ستاره نوترونی را اندازه گیری کنیم. این جت‌ها، مانند جت‌های حاصل از برافزایش سیاه‌چاله‌ها، در جهان ما بسیار مهم هستند، زیرا مقادیر عظیمی از انرژی را به محیط اطراف خود منتقل می‌کنند و بر شکل‌گیری ستاره‌ها، رشد کهکشان‌ها و حتی نحوه تجمع کهکشان‌ها تأثیر می‌گذارند. واقعا این کار را بکن.» درک کنید که این هواپیماها چگونه پرتاب می شوند.
راسل توضیح داد که قبلاً دانشمندان بر این باور بودند که جت‌ها می‌توانند به دلیل چرخش موادی که از ستاره قربانی جدا می‌شوند، شلیک شوند. همچنین نظریه ای وجود داشت مبنی بر اینکه جت ها به چرخش خود جسم دوار مربوط می شوند. .
این تحقیق جدید می تواند به یافتن پاسخ دقیقی در مورد مکانیسمی که بیشتر مسئول است کمک کند.
راسل ادامه داد: «کشف ما از پیوند بین انفجارهای گرما هسته‌ای و جت‌ها اکنون یک کاوشگر قابل دسترسی و تکرارپذیر برای رمزگشایی مکانیسم شلیک جت در ستارگان نوترونی در اختیار ما قرار می‌دهد. از آنجایی که ما فکر می‌کنیم که جت‌ها به روش‌های بسیار مشابهی برای همه انواع اجرام پرتاب می‌شوند، این به ما کمک می‌کند بفهمیم که چگونه جت‌ها از همه اجرام، حتی سیاه‌چاله‌های بسیار پرجرم موجود در مرکز کهکشان‌ها پرتاب می‌شوند.»
ستاره های نوترونی چگونه بالای خود را منفجر می کنند؟
برای رسیدن به این نتیجه، راسل و همکارانش دو سیستم حاوی ستاره های نوترونی تغذیه کننده را بررسی کردند: دوتایی پرتو ایکس 4U 1728-34 و 4U 1636-536. هر دو سیستم به طور دوره ای با انفجارهای گرما هسته ای منفجر می شوند.
انفجارهای گرما هسته ای روی سطوح ستارگان نوترونی پدیده جدیدی برای دانشمندان نیست. این انفجارها برای سال‌ها مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته‌اند و راسل خاطرنشان می‌کند که ستاره‌شناسان در مجموع حداقل 125 ستاره نوترونی «در حال انفجار» را مشاهده کرده‌اند.
راسل گفت: “همانطور که ستاره نوترونی مواد یک ستاره نزدیک را مصرف می کند، مواد تجمع یافته روی سطح ستاره نوترونی جمع می شود. در برخی مواقع، فشار بیش از حد زیاد می شود و یک انفجار حرارتی ناپایدار ناپایدار در سراسر آن پخش می شود.” کل سطح یک ستاره نوترونی در عرض چند ثانیه.
انفجارهای مرتبط با 4U 1728-34 و 4U 1636-536 را می توان در محدوده اشعه ایکس مشاهده کرد، به این معنی که تیم توانست از تلسکوپ فضایی آزمایشگاه بین المللی پرتو گاما برای اخترفیزیک ESA (INTEGRAL) برای شناسایی آنها استفاده کند.
راسل ادامه داد: “ما متوجه شدیم که این انفجارها باعث می شود تا چند ده ثانیه که انفجارها ادامه دارد، مقداری مواد اضافی به داخل هواپیما پمپ شود.” با استفاده از تلسکوپ‌های رادیویی برای نظارت بر جت‌ها با آرایه تلسکوپ فشرده استرالیا، ما توانستیم این ماده اضافی را در حین سرازیر شدن در جت‌ها ردیابی کنیم و اساساً یک دوربین سرعت کیهانی برای اندازه‌گیری سرعت جت در اختیار ما قرار داد.»
چیزی که آنها می خواستند ببینند تغییرات در انتشارات رادیویی پس از انفجار اشعه ایکس بود.
در واقع، تیم افزایش روشنایی رادیویی را در عرض چند دقیقه پس از هر انفجار گرما هسته‌ای تشخیص داد. این امر باعث شد تا محققان به این نتیجه برسند که توسعه جت ها ارتباط نزدیکی با انفجارهای گرما هسته ای دارد.
راسل گفت: “ما از وضوح عکس العمل در هواپیما شگفت زده شدیم.” ما انتظار داشتیم پاسخی بدهیم، اما فکر می‌کردیم دقیق‌تر باشد.»
جت های ستاره نوترونی سرعت گرفتند
این تیم می‌گوید سرعت این جت‌ها قطعه گمشده پازل بود که منجر به ارتباط بین پرتاب‌های شدید جت و رویدادهای تغذیه مواد منفجره شد.
راسل گفت: “سرعت برای درک نحوه پرتاب هواپیماها بسیار مهم است و این کشف جدید پنجره ای در دسترس برای پاسخ به این سوال باز می کند.” اکنون می‌توانیم این آزمایش را روی بسیاری از ستاره‌های نوترونی در حال انفجار دیگر اعمال کنیم و سپس می‌توانیم نحوه ارتباط سرعت جت را با اسپین، جرم و شاید حتی میدان مغناطیسی ستاره نوترونی مقایسه کنیم، که تصور می‌شود همه اینها هستند. اجزای کلیدی تشکیل ستاره نوترونی. پرتاب یک جت.”
اگر این تیم رابطه ای بین یکی از این ویژگی ها و سرعت جت ببیند، مکانیسم شلیک اصلی این جت ها را آشکار می کند، خواه چرخش ستاره نوترونی باشد یا چرخش ماده در حال سقوط.
این اولین باری است که سرعت چنین جریان هایی که از یک ستاره نوترونی سرچشمه می گیرد اندازه گیری می شود، اما باید توجه داشت که قبلا برای سیاهچاله ها اندازه گیری شده بود. با این حال، راسل توضیح داد که ستاره‌های نوترونی نسبت به سیاه‌چاله‌ها مزیت بزرگی دارند، در مورد استفاده از آنها به عنوان کاوشگر برای مطالعه مکانیسم‌های پرتاب جت.
او گفت: «ستارگان نوترونی می‌توانند چرخش‌های بسیار دقیق، جرم‌های کاملاً مشخص، و شاید حتی قدرت میدان مغناطیسی شناخته‌شده داشته باشند که اندازه‌گیری همه اینها در سیاه‌چاله‌ها دشوار است. بنابراین، فقط با ستاره‌های نوترونی می‌توانیم ویژگی‌های سیستم را با جت‌ها مرتبط کنیم.»
به طور کلی، تیم اکنون این نتیجه را در دو سیستم تغذیه ستاره نوترونی دیده است، اما اینها تنها مواردی هستند که تا کنون به آنها نگاه کرده اند.
او در پایان گفت: «ما در حال استفاده از روش جدید خود در بسیاری از ستاره‌های نوترونی در حال انفجار دیگر هستیم تا نشان دهیم که چگونه سرعت جت با ویژگی‌های ستاره‌های نوترونی متفاوت است. زمانی که نمونه کافی بسازیم، می‌توانیم ویژگی‌های کلیدی تولید هواپیما را کشف کنیم و نحوه پرتاب هواپیما را آشکار کنیم.»
تحقیقات این تیم روز چهارشنبه (27 مارس) در مجله Nature منتشر شد.
