این کار ممکن است حد بالایی را برای بزرگ شدن ستاره های نوترونی تعیین کند.
طبق مقاله اخیر منتشر شده در Astrophysical Journal Letters، اخترشناسان سنگین ترین ستاره نوترونی شناخته شده تا به امروز را با وزن 2.35 خورشیدی تعیین کرده اند. چطور اینقدر بزرگ شد؟ به احتمال زیاد با بلعیدن یک ستاره همراه - معادل آسمانی یک عنکبوت بیوه سیاه که جفت خود را می بلعد. این کار به تعیین حد بالایی در مورد اینکه ستاره‌ه

ستارگان نوترونی بقایای ابرنواخترها هستند. همانطور که جان تیمر ویراستار Ars Science ماه گذشته نوشت:

ماده‌ای که ستاره‌های نوترونی را تشکیل می‌دهد به‌عنوان اتم‌های یونیزه شده در نزدیکی هسته یک ستاره پرجرم شروع می‌شود. هنگامی که واکنش های همجوشی ستاره تولید انرژی کافی برای مقابله با کشش گرانش را متوقف می کند، این ماده منقبض می شود و فشارهای روزافزونی را تجربه می کند. نیروی خرد کننده برای از بین بردن مرزهای بین هسته های اتم کافی است و یک سوپ غول پیکر از پروتون ها و نوترون ها ایجاد می کند. در نهایت، حتی الکترون‌های موجود در منطقه وارد بسیاری از پروتون‌ها می‌شوند و آنها را به نوترون تبدیل می‌کنند.

این در نهایت نیرویی برای عقب راندن در برابر قدرت خردکننده گرانش ایجاد می‌کند. مکانیک کوانتومی مانع از اشغال نوترون‌ها در همان حالت انرژی در مجاورت می‌شود، و این از نزدیک‌تر شدن نوترون‌ها جلوگیری می‌کند و بنابراین فروپاشی به یک سیاه‌چاله را مسدود می‌کند. اما این امکان وجود دارد که یک حالت میانی بین یک حباب از نوترون ها و یک سیاهچاله وجود داشته باشد، حالتی که در آن مرزهای بین نوترون ها شروع به شکستن می کند و در نتیجه ترکیبات عجیبی از کوارک های سازنده آنها ایجاد می شود.

کوتاه سیاهچاله ها، هسته‌های ستارگان نوترونی چگال‌ترین اجرام شناخته‌شده در کیهان هستند و از آنجا که در پشت افق رویداد پنهان هستند، مطالعه آنها دشوار است. الکس فیلیپنکو، ستاره شناس دانشگاه کالیفرنیا، برکلی و یکی از نویسندگان مقاله جدید، می گوید: «ما تقریباً می دانیم که ماده در چگالی هسته ای چگونه رفتار می کند، مانند هسته اتم اورانیوم. "یک ستاره نوترونی مانند یک هسته غول پیکر است، اما وقتی شما 1.5 جرم خورشیدی از این مواد داشته باشید، که حدود 500000 جرم زمین از هسته است که همه به هم چسبیده اند، اصلاً مشخص نیست که آنها چگونه رفتار خواهند کرد."

ستاره نوترونی که در این مقاله نشان داده شده است، یک تپ اختر، PSR J0952-0607 یا به اختصار J0952 است که در صورت فلکی Sextans در فاصله 3200 تا 5700 سال نوری از زمین قرار دارد. ستارگان نوترونی در حال چرخش متولد می شوند و میدان مغناطیسی دوار پرتوهایی از نور را به شکل امواج رادیویی، اشعه ایکس یا پرتوهای گاما ساطع می کند. ستاره شناسان می توانند تپ اخترها را هنگامی که پرتوهای آنها در سراسر زمین می چرخد، شناسایی کنند. J0952 در سال 2017 به لطف تلسکوپ رادیویی آرایه با فرکانس پایین (LOFAR) کشف شد، که داده‌های مربوط به منابع پرتو گامای مرموز جمع‌آوری‌شده توسط تلسکوپ فضایی پرتو گامای فرمی ناسا را ​​دنبال می‌کند.

تپ‌اختر متوسط ​​شما تقریباً با یک دور می‌چرخد. چرخش در ثانیه یا 60 در دقیقه. اما J0952 با سرعت فوق العاده 42000 دور در دقیقه می چرخد ​​و آن را به دومین تپ اختر شناخته شده تاکنون تبدیل می کند. فرضیه مورد علاقه فعلی این است که این نوع تپ اخترها زمانی بخشی از منظومه های دوتایی بودند و به تدریج ستاره های همراه خود را از بین می بردند تا زمانی که دومی تبخیر شد. به همین دلیل است که چنین ستارگانی به عنوان تپ اخترهای بیوه سیاه شناخته می شوند - چیزی که فیلیپنکو آن را "مورد ناسپاسی کیهانی" می نامد:

مسیر تکاملی کاملاً شگفت انگیز است. علامت تعجب دو نفره همانطور که ستاره همراه تکامل می یابد و شروع به تبدیل شدن به یک غول سرخ می کند، مواد به ستاره نوترونی می ریزند و ستاره نوترونی به سمت بالا می چرخد. با چرخش به سمت بالا، اکنون به طرز باورنکردنی پر انرژی می شود و باد ذرات از ستاره نوترونی بیرون می آید. سپس آن باد به ستاره اهداکننده برخورد می‌کند و شروع به برداشتن مواد می‌کند، و با گذشت زمان، جرم ستاره اهداکننده به جرم یک سیاره کاهش می‌یابد، و اگر زمان بیشتری بگذرد، به طور کلی ناپدید می‌شود. بنابراین، اینگونه است که تپ اخترهای تک میلی ثانیه ای می توانند تشکیل شوند. آنها در ابتدا تنها نبودند - آنها باید در یک جفت باینری قرار می گرفتند - اما به تدریج همراهان خود را از بین بردند و اکنون تنها شده اند.

این روند توضیح می دهد که چگونه J0952 اینقدر سنگین شده است. . و چنین سیستم هایی برای دانشمندانی مانند فیلیپنکو و همکارانش که مشتاق وزن دقیق ستاره های نوترونی هستند، موهبتی است. ترفند این است که سیستم های دوتایی ستاره نوترونی را پیدا کنیم که در آن ستاره همراه کوچک است اما برای شناسایی آنقدر کوچک نیست. از ده ها تپ اختر بیوه سیاهی که این تیم در طول سال ها مطالعه کرده است، تنها شش مورد آن معیار را داشتند.

ستاره همدم J0952 20 برابر مشتری جرم دارد و به طور جزر و مدی در مدار تپ اختر قفل شده است. بنابراین، طرف رو به J0952 بسیار گرم است و دمای آن به 6200 کلوین (10700 درجه فارنهایت) می رسد و آن را به اندازه کافی روشن می کند که بتوان با یک تلسکوپ بزرگ مشاهده کرد.

Fillipenko و همکاران. چهار سال گذشته را صرف شش رصد از J0952 با تلسکوپ 10 متری کک در هاوایی کرد تا ستاره همراه را در نقاط خاصی در مدار 6.4 ساعته اش به دور تپ اختر شکار کند. سپس طیف های حاصل را با طیف ستارگان مشابه خورشید مقایسه کردند تا سرعت مداری را تعیین کنند. این به نوبه خود به آنها اجازه داد تا جرم تپ اختر را محاسبه کنند.

پیدا کردن چنین سیستم‌های بیشتری می‌تواند به ایجاد محدودیت‌های بیشتر در حد بالایی برای بزرگ شدن ستاره‌های نوترونی قبل از فروپاشی به سیاهچاله‌ها کمک کند. به دست آوردن نظریه های رقیب در مورد ماهیت سوپ کوارک در هسته آنها. فیلیپنکو گفت: «ما می‌توانیم به دنبال بیوه‌های سیاه و ستارگان نوترونی مشابهی باشیم که حتی نزدیک‌تر به لبه سیاه‌چاله اسکیت می‌زنند. اما اگر هیچ موردی را پیدا نکنیم، این استدلال را تشدید می‌کند که 2.3 جرم خورشیدی حد واقعی است، فراتر از آن. که تبدیل به سیاهچاله می شوند."

DOI: Astrophysical Journal Letters، 2022. 10.3847/2041-8213/ac8007  (درباره DOIs).

ستاره , نوترونی , بیوه , سیاه , بلعید , سنگین , ترین , تاکنون , پیدا