برخورد نادیدنی سیاهچاله‌ها و ستاره‌های نوترونی

برخورد نادیدنی سیاهچاله‌ها و ستاره‌های نوترونی

یک مطالعهٔ جدید نشان می‌دهد با اینکه ستاره‌شناسان هنوز شاهد برخورد میان هیچ سیاهچاله و ستارهٔ نوترونی نبوده‌اند، ولی پیش‌بینی می‌کنند چنین رخدادی مقادیر عظیمی از انرژی آزاد خواهد کرد؛ اما جالب آنکه این پیش‌آمد، هیچ نوری قابل‌تشخیصی ایجاد نخواهد کرد.

به گزارش ایتنا و به نقل از Space، این یافته‌ها نشان می‌دهند جزئیات اساسی دربارهٔ ادغام یا یکپارچه شدن سیاهچاله‌ها و ستاره‌های نوترونی (همچون تشکیل نور قابل‌شناسایی و میزان جرم اشیاء برخوردکننده)، می‌تواند بر عوامل مؤثر در پس این ادغام‌ها همچون دینامیزم و نیروی محرکه‌ای که سبب بروز این تصادم‌ها می‌شود، تأثیرگذار باشد.

دانشمندان تاکنون شاهد یکپارچه شدن سیاهچاله‌ها با سیاهچاله‌های دیگر و همینطور یکپارچه شدن ستاره‌های نوترونی با دیگر ستاره‌های نوترونی بوده‌اند. اما آنها اکنون منتظر شناسایی نخستین یکپارچگی یک سیاهچاله با یک ستارهٔ نوترونی هستند؛ برخوردی که ممکن است اطلاعات ارزشمندی دربارهٔ تکامل ستارگان و نظریهٔ نسبیت عام انیشتین به‌همراه داشته باشد.

پژوهشگران برای دیدن این یکپارچه‌شدن‌های غول‌آسا، دو راه در پیش رو دارند: یا می‌توانند در پی یافتن انواع نور یا تابش الکترومغناطیسی باشند که از برخورد آنها ساطع می‌شود (از جمله امواج رادیویی، پرتو فروسرخ، نور مرئی، پرتوهای فرابنفش، پرتو ایکس و پرتوهای گاما)، یا اینکه می‌توانند در ساختار فضا و زمان، به‌دنبال امواجی معروف به امواج گرانشی بگردند.

در حالتی که ستاره‌های نوترونی و سیاهچاله‌ها از ستاره‌های دودویی حاصل شده باشند، دانشمندان چهارچوب نظری مستحكمی پیرامون چگونگی یکپارچه‌شدن آنها در اختیار دارند. مانوئل آرکا سدا (نویسندهٔ این مطالعه) می‌گوید: «دو ستاره، مراحل تکاملی خود را با تأثیرگذاشتن بر یکدیگر پشت سر می‌گذارند؛ مثل داشتن ابری مشترک از غبار، انتقال ماده از یکی به دیگری و همینطور افزایش یا کاهش فاصلهٔ میان‌شان.»

 




آرکا سدا ۲۴۰ هزار شبیه‌سازی رایانه‌ای دربارهٔ نحوهٔ رفتار جفت ستاره‌های نوترونی و سیاه‌چاله‌ها در خوشه‌های متراکم انجام داد. وی روی حالت متمرکز بود که یک جفت دودویی متشکل از یک ستارهٔ نوترونی و یک ستارهٔ همراه، با یک سیاهچاله برخورد داشتند و همینطور حالتی که یکی از ستارگان سامانهٔ دودویی، با یک ستاره نوترونی روبرو می‌شد. وی در پژوهش‌های خود، جرم و مدارهای همهٔ این اشیاء و همچنین ویژگی‌های اصلی سایر ستارگان موجود در خوشه (مانند ترکیب عناصر و سرعت آنها) را تغییر می‌داد.

مطلب شگفت‌آوری که او کشف کرد، این بود که در خوشه‌های چگال، یک سیاهچاله و یک ستارهٔ نوترونی می‌توانند بدون تولید هیچگونه نور قابل‌شناسایی، با هم یکپارچه شوند؛ اگرچه این یکپارچگی باز هم میزان قابل‌ملاحظه‌ای از امواج گرانشی تولید می‌کند. این اتفاق می‌تواند زمانی رخ دهد که ستاره‌ای نوترونی بدون تبدیل به تکه‌های گرم و درخشان، به داخل سیاهچاله فرو رود. وقتی که سیاهچاله بیش از ۱۰ برابر خورشید جرم داشته باشد (یعنی آنچنان بزرگ که بتواند ستارهٔ نوترونی را ببلعد)، رخ دادن چنین حالت‌هایی آسان‌تر هم می‌شود.

راه دیگری که این یکپارچگی‌ها در درون خوشه‌های چگال می‌توانند نسبت به یکپارچگی‌های جدا از هم متفاوت باشند، این است که سیاهچاله‌های پرجرم‌تری در بازی شرکت کنند؛ سیاهچاله‌هایی با میانگین جرم ۲۰ برابر نسبت به خورشید. در مقام مقایسه، می‌توان گفت که در یکپارچگی‌های جدا از هم میان سیاهچاله‌ها و ستاره‌های نوترونی، سیاهچاله‌ها اغلب حدود هفت برابر خورشید جرم دارند اما بیش از ۲۰ برابر آن نیستند.

این یافته‌ها حاکی از آنند که اگر بروز یکپارچگی میان سیاهچاله‌ها و ستاره‌های نوترونی در خوشه‌های چگال اتفاق بیفتد، ویژگی‌های منحصر به‌فردی پدید خواهند آمد که دانشمندان می‌توانند از آنها برای ایجاد تمایز نسبت به یکپارچگی‌های جدا از هم، استفاده کنند. رصدخانه‌های موج گرانشی مانند «آنتن فضایی تداخل‌سنج لیزر آژانس فضایی اروپا» با نام اختصاری LISA که قرار است در سال ۲۰۳۴ به فضا پرتاب شود، ممکن است در صورت وقوع چنین برخوردهایی در خوشه‌های چگال در فواصل خیلی دور از زمین مثلاً در فاصله‌ای معادل با فاصلهٔ زمین تا کهکشان آندرومدا، بتوانند چنین یکپارچگی‌هایی را کشف کنند.

 




آرکا سدا می‌گوید که درنظر دارد در آینده یک خوشهٔ ستاره‌ای سنگین مشتمل بر چند میلیون ستاره را مدل‌سازی کند. وی می‌افزاید: «بدین‌ترتیب برای بررسی شکل‌گیری یکپارچگی‌های سیاه‌چاله – ستارهٔ نوترون می‌توان همهٔ ستاره‌ها را به‌صورت همزمان به‌حساب آورد.» با این حال، وی خاطرنشان می‌سازد كه این کار بسیار بزرگی خواهد بود؛ چرا که تاکنون تنها پنج شبیه‌سازی انجام شده‌اند که هر کدام، تنها یک میلیون ستاره را به‌حساب آورده‌اند.

منبع: خبرگزاری ایتنا