کم‌جرم‌ترین جفت ستاره نوترونی جهان کشف شد
ستاره‌شناسان یک منظومه دوتایی از ستاره‌های نوترونی را شناسایی کرده‌اند که با مجموع جرمی حدود ۲.۴۹ برابر جرم خورشید، کم‌جرم‌ترین منظومه از این نوع است که تاکنون اندازه‌گیری شده است. این منظومه که PSR J1856−0039 نام دارد، تنها هر ۲.۳۶ ساعت یک بار به دور یکدیگر می‌چرخند و بر اساس برآورد پژوهشگران، حدود ۸۲ میلیون سال دیگر با یکدیگر ادغام خواهند شد.
ستاره‌های نوترونی از متراکم‌ترین اجرام شناخته‌شده در جهان هستند و زمانی شکل می‌گیرند که برخی ستاره‌های پرجرم در پایان عمر خود منفجر می‌شوند. برخی از آنها به شکل تپ‌اختر یا پالسار ظاهر می‌شوند و پرتوهای رادیویی منظمی منتشر می‌کنند که از زمین قابل ردیابی است.
اکنون پژوهشگران چینی با استفاده از تلسکوپ رادیویی FAST، یک منظومه دوتایی متشکل از دو ستاره نوترونی را بررسی کرده‌اند که ویژگی‌های آن می‌تواند اطلاعات تازه‌ای درباره تولد ستاره‌های نوترونی، تحول منظومه‌های دوتایی و حتی رفتار ماده در چگالی‌های فوق‌العاده بالا در اختیار دانشمندان قرار دهد.
منظومه PSR J1856−0039 از دو ستاره نوترونی تشکیل شده است.
مجموع جرم این دو ستاره حدود ۲.۴۹ برابر جرم خورشید است.
این منظومه کم‌جرم‌ترین منظومه دوتایی ستاره‌های نوترونی است که تاکنون اندازه‌گیری شده است.
دو ستاره هر ۲.۳۶ ساعت یک بار به دور یکدیگر می‌چرخند.
این منظومه در سال ۲۰۲۰ با تلسکوپ FAST شناسایی شد.
پژوهشگران طی پنج سال، ۲۵۳ اندازه‌گیری از زمان رسیدن پالس‌ها انجام دادند.
انتظار می‌رود این دو ستاره حدود ۸۲ میلیون سال دیگر با هم ادغام شوند.
کشف منظومه‌ای با جرم غیرعادی
منظومه PSR J1856−0039 نخستین بار در ۴ مه ۲۰۲۰ شناسایی شد. بررسی‌های بعدی با استفاده از تلسکوپ FAST نشان داد که این جرم در واقع یک منظومه دوتایی از دو ستاره نوترونی است.
مدت زمان گردش این دو ستاره به دور یکدیگر تنها ۲.۳۶ ساعت است. این مقدار باعث شده منظومه PSR J1856−0039 یکی از فشرده‌ترین منظومه‌های دوتایی ستاره‌های نوترونی شناخته‌شده باشد. بر اساس داده‌های فعلی، دوره مداری آن دومین کوتاه‌ترین دوره در میان منظومه‌های دوتایی ستاره‌های نوترونی تأییدشده است.
تلسکوپ FAST چگونه این ستاره‌ها را بررسی کرد؟
پژوهشگران برای مطالعه این منظومه از تلسکوپ رادیویی FAST در چین استفاده کردند. این تلسکوپ یکی از ابزارهای بسیار حساس برای شناسایی و بررسی تپ‌اخترها محسوب می‌شود.
ستاره‌شناسان بین سال‌های ۲۰۲۰ تا ۲۰۲۵، PSR J1856−0039 را در ۱۷ نوبت رصد کردند و در مجموع ۲۵۳ اندازه‌گیری از زمان رسیدن پالس‌های رادیویی آن به دست آوردند.
از آنجا که یکی از ستاره‌های این منظومه یک تپ‌اختر است، تغییرات بسیار کوچک در زمان رسیدن پالس‌های رادیویی می‌تواند اطلاعات دقیقی درباره حرکت آن در مدار و ویژگی‌های ستاره همراهش ارائه کند.
این منظومه یک آزمایشگاه طبیعی برای نظریه اینشتین است
ستاره‌های نوترونی این منظومه با سرعت زیادی به دور یکدیگر می‌چرخند. چنین شرایطی محیط مناسبی برای بررسی اثرات نسبیتی ایجاد می‌کند.
بر اساس نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین، اجرام بسیار پرجرمی که در مدار یکدیگر حرکت می‌کنند، باید امواج گرانشی تولید کنند. انتشار این امواج باعث از دست رفتن انرژی منظومه می‌شود و در نتیجه فاصله دو ستاره به مرور کاهش پیدا می‌کند.
پژوهشگران نیز کاهش دوره مداری PSR J1856−0039 را اندازه‌گیری کردند و دریافتند که این روند با پیش‌بینی‌های نسبیت عام سازگار است.
جرم کل این دو ستاره فقط ۲.۴۹ برابر خورشید است
یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های این منظومه، جرم بسیار پایین آن است. مجموع جرم دو ستاره حدود ۲.۴۹ برابر جرم خورشید اندازه‌گیری شده است.
این مقدار باعث شده PSR J1856−0039 به کم‌جرم‌ترین منظومه دوتایی ستاره‌های نوترونی تبدیل شود که تاکنون جرم کلی آن با دقت اندازه‌گیری شده است.
این ویژگی برای ستاره‌شناسان اهمیت زیادی دارد، زیرا می‌تواند به آنها در بررسی چگونگی شکل‌گیری ستاره‌های نوترونی و تحول منظومه‌های دوتایی کمک کند.
دو ستاره ۸۲ میلیون سال دیگر با هم ادغام می‌شوند
مدار این دو ستاره به مرور کوچک‌تر می‌شود. پژوهشگران بر اساس اندازه‌گیری‌های انجام‌شده تخمین زده‌اند که این دو ستاره حدود ۸۲ میلیون سال دیگر با یکدیگر ادغام خواهند شد.
سرنوشت نهایی حاصل این ادغام هنوز با قطعیت مشخص نیست. بر اساس برآورد پژوهشگران، این رویداد می‌تواند به تشکیل یک ستاره نوترونی پرجرم منجر شود، هرچند احتمال دارد باقی‌مانده آن پس از کاهش سرعت چرخش، در نهایت به یک سیاه‌چاله تبدیل شود.
کشف این منظومه چه چیزی درباره ماده فوق‌چگال نشان می‌دهد؟
ستاره‌های نوترونی شرایطی دارند که امکان بازسازی آنها در آزمایشگاه‌های زمینی وجود ندارد. ماده درون این اجرام تا حدی فشرده است که رفتار آن همچنان یکی از پرسش‌های مهم فیزیک مدرن محسوب می‌شود.
پژوهشگران امیدوارند با ادامه رصد PSR J1856−0039 بتوانند اثرات نسبیتی بیشتری را اندازه‌گیری کنند. یکی از اهداف مهم آنها بررسی پدیده‌ای به نام «کشیده‌شدن چارچوب» یا Lense–Thirring است.
اندازه‌گیری دقیق‌تر این اثر می‌تواند در آینده به تعیین گشتاور لختی ستاره نوترونی کمک کند و اطلاعات تازه‌ای درباره وضعیت ماده درون این اجرام در اختیار دانشمندان قرار دهد.
رصد این دو ستاره ممکن است یک دهه ادامه داشته باشد
پژوهشگران قصد دارند رصد PSR J1856−0039 را برای سال‌های آینده ادامه دهند. هدف آنها اندازه‌گیری پارامترهای نسبیتی بیشتر و بررسی دقیق‌تر تأثیر چرخش ستاره نوترونی بر مدار این منظومه است.
به گفته پژوهشگران، این کار دشوار و طولانی‌مدت خواهد بود و ممکن است حدود ۱۰ سال ادامه پیدا کند. در صورت موفقیت، داده‌های این منظومه می‌تواند یکی از دقیق‌ترین فرصت‌ها برای مطالعه ماده فوق‌چگال و آزمون نسبیت عام در یک محیط طبیعی فراهم کند.
یک جفت ستاره که پنجره‌ای به آینده کیهان باز می‌کند
PSR J1856−0039 فقط یک رکورد نجومی جدید نیست. جرم پایین، مدار بسیار فشرده و اثرات نسبیتی قابل اندازه‌گیری این منظومه، آن را به یک آزمایشگاه طبیعی برای مطالعه ستاره‌های نوترونی تبدیل کرده است.
پژوهشگران اکنون با ادامه رصد این منظومه تلاش می‌کنند بفهمند این دو ستاره چگونه شکل گرفته‌اند، چگونه در طول زمان به یکدیگر نزدیک می‌شوند و در نهایت هنگام ادغام چه سرنوشتی خواهند داشت.
منبع: خبرآنلاین
