ادغام ستاره های نوترونی، معمایی دیگر در اختر فیزیک

تابش حاصل از ادغام ستاره‌ها‌ی نوترونی در ماه آگوست سال قبل، هنوز هم توسط تلسکوپ‌ها دیده می‌شود. روشنایی حاصل از این پدیده هنوز در حدی است که اختر‌فیزیک‌دان‌ها‌یی را که برخورد‌ها‌ی پر‌جرم واقع در حدود ۱۳۸ میلیون سال نوری را بررسی می‌کنند، شگفت‌زده کرده است. این برخورد‌ها، علاوه بر تابش امواج الکترومغناطیسی، امواج گرانشی را نیز گسیل می‌کنند. مشاهدات اخیر نشان می‌دهند که تابش گاما‌ی حاصل از این برخورد‌ها، بسیار پیچیده‌تر از تصور اولیه‌ی دانشمندان است. مشاهدات اخیر آشکار‌ساز پرتو X چاندرا، متعلق به ناسا، نشان می‌دهد که تابش گاما‌ی حاصل از برخورد‌ها‌ی ستاره‌ها‌ی نوترونی، بسیار پیچیده‌تر از تصور اولیه‌ی دانشمندان است. این مشاهدات در Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.

به‌گفته‌ی یکی از اعضا‌ی تیم رهبری‌کننده‌ی پژوهش جدید به نام داریل هاگارد از دانشگاه McGill :

معمولا زمانی که تابش گاما‌ی کوتاهی مشاهده می‌کنیم، جت حاصل از این تابش، به دلیل برخورد با محیط اطراف، برای مدت کوتاهی، بسیار روشن به دیده می‌شود و زمانی که تابش گاما قطع می‌شود، این روشنایی به تدریج کم شده و از بین می‌رود. این مورد متفاوت است. این مورد قطعا یک جت پرتو گاما‌ی ساده نیست.

نظریه‌ی پیله

داده‌ها‌ی جدید را می‌توان با استفاده از مدل‌ها‌ی پیچیده‌ی برخورد ستاره‌ها‌ی نوترونی توضیح داد. احتمالی که وجود دارد این است که: در نتیجه‌ی برخورد دو ستاره‌ی نوترونی، یک جت تابشی، دما‌ی محیط گازی اطراف را به‌صورت ناگهانی بالا می‌برد. در‌نتیجه‌ی این عمل، یک پیله‌ی داغ درخشان تشکیل‌شده از امواج اشعه‌ی X و تابش‌ها‌ی رادیویی، جت تابش را به‌مدت چندین ماه احاطه می‌کند.

مشاهدات پرتو X به همراه داده‌ها‌ی امواج رادیویی، ماه گذشته توسط تیم دیگری از دانشمندان گزارش شده است. مشاهدات این تیم نشان می‌دهد که روشنایی تابش حاصل از این برخورد‌ها، تا مدت‌ها ادامه پیدا می‌کند.

در‌حالی‌که رادیو‌تلسکوپ‌ها، تابش رادیویی حاصل از این برخورد را تا مدت‌ها دریافت می‌کردند، آشکار‌ساز‌ها‌ی مرئی و اپتیکی تا سه ماه قادر به مشاهده‌ی امواج الکترومغناطیسی حاصل نبودند. چرا که در این مدت، محل موضعی برخورد، بسیار به خورشید نزدیک بود. به‌گفته‌ی جان روان، محقق پسا‌دکترای موسسه‌ی فضایی McGill:

زمانی که نقطه‌ی برخورد در ماه دسامبر از موقعیت خورشید در آسمان دور شد، تیم چاندرا شانس بررسی اتفاق رخ داده را پیدا کرد. همان‌گونه که پیش‌بینی می‌شد، میزان تابش امواج X در حد تابش رادیویی بود.

عکس بالا امواج x حاصل از منبع GW170817 تشکیل شده از برخورد دو ستاره‌ی نوترونی را نشان می‌دهد. عکس سمت چپ، مجموع داده‌ها‌ی پرتو X تلسکوپ چاندرا در ماه‌ها‌ی آگوست و اوایل سپتامبر ۲۰۱۷ است. تصویر سمت راست داده‌ها‌ی این تلسکوپ در اوایل دسامبر است. 

معما‌ی فیزیک

الگو‌ی غیر منتظره‌ی این پدیده، منجمان را به این فکر وادار کرد که فیزیک توصیف‌کننده‌ی این پدیده را بفهمند. به‌گفته‌ی ملانیا نینکا، پست‌دکترای مک‌گیل:

این برخورد ستاره‌ی نوترونی با تمام برخورد‌ها‌ی مشاهده‌شده‌ی قبلی متفاوت است. این تابش برای اختر‌فیزیک‌دان‌ها شبیه هدیه‌ای ادامه‌دار است.

برخورد دو ستاره‌ی نوترونی برای اولین بار در ۱۷ آگوست توسط آزمایشگاه تداخل‌سنجی امواج گرانشی آمریکا (LIGO) مشاهده و آشکار‌سازی شد. آزمایشگاه اروپایی Virgo و ۷۰ آشکار‌ساز زمینی و فضایی دیگر، در تایید این مشاهده نقش داشتند.

این کشف، سر‌آغاز دوره‌ی مهمی در نجوم بود چرا که دانشمندان برای اولین بار یک پدیده‌ی نجومی را با امواج الکترومغناطیسی  و امواج گرانشی (آشفتگی‌ها‌ی ایجاد شده در فضا که حدود یک قرن پیش توسط انشتین در نظریه‌ی نسبیت عام بیان شد) به‌صورت هم‌زمان مشاهده کردند. عناصر سنگینی مانند طلا، پلاتینیوم و نقره هنگام وقوع پدیده‌ها‌ی پر‌انرژی مانند برخورد ستاره‌ها‌ی نوترونی تشکیل می‌شوند.