ستاره نوترونی بیوه سیاه شریک خود را می بلعد تا به سنگین ترین ستاره کشف شده تبدیل شود

بزرگنمایی / یک ستاره نوترونی در حال چرخش به طور متناوب پرتوهای رادیویی (سبز) و گاما (سرخابی) خود را در کنار زمین می چرخاند. یک تپ اختر بیوه سیاه، سمت وارونه شریک ستاره ای خود را تا دمای دو برابر سطح خورشید گرم می کند و به آرامی آن را تبخیر می کند. (اعتبار: مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا)

بر اساس مقاله اخیر منتشر شده در Astrophysical Journal Letters، ستاره شناسان 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 شریک زندگی خود را می بلعد. این کار کمک می‌کند تا حد بالایی را در مورد اینکه ستاره‌های نوترونی بزرگ می‌توانند به دست آورند، با مفاهیمی برای درک ما از وضعیت کوانتومی ماده در هسته‌های آن‌ها، تعیین کنیم.

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

ماده ای که ستاره های نوترونی را تشکیل می دهد به عنوان اتم های یونیزه شده در نزدیکی هسته یک ستاره پرجرم شروع می شود. هنگامی که واکنش های همجوشی ستاره تولید انرژی کافی برای مقابله با کشش گرانش را متوقف می کند، این ماده تحت فشار فزاینده منقبض می شود. 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 این ناحیه به درون بسیاری از پروتون‌ها رانده می‌شوند و آنها را به نوترون تبدیل می‌کنند.

این در نهایت یک نیروی دافعه در برابر نیروی خرد کننده گرانش ایجاد می کند. مکانیک کوانتومی مانع از اشغال نوترون‌ها در همان حالت انرژی در مجاورت می‌شود، و این مانع از نزدیک‌تر شدن نوترون‌ها و در نتیجه جلوگیری از فروپاشی به یک سیاه‌چاله می‌شود. اما ممکن است یک حالت میانی بین یک حباب از نوترون ها و یک سیاهچاله وجود داشته باشد، جایی که مرزهای بین نوترون ها شروع به شکستن می کند و در نتیجه ترکیب های عجیبی از کوارک های تشکیل دهنده آنها ایجاد می شود.

به استثنای سیاه‌چاله‌ها، هسته‌های ستاره‌های نوترونی چگال‌ترین اجرام شناخته‌شده در کیهان هستند، و چون 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، مانند هسته اتم اورانیوم، چگونه رفتار می کند. یک ستاره نوترونی مانند یک هسته غول پیکر است، اما زمانی که شما 1.5 جرم خورشیدی از این چیز دارید، یعنی حدود 500000 جرم از هسته های زمین که همه به هم چسبیده اند، اصلاً مشخص نیست که آنها چگونه رفتار خواهند کرد.