کم‌جرم‌ترین سیستم دوتایی از ستاره‌های نوترونی دنیا کشف گردید/ این دو ستاره نوترونی برای یک دور کامل تنها ۲.۳۶ ساعت نیاز دارند.
تینا مزدکی_ستاره‌های نوترونی جزو متراکم‌ترین اجسام موجود در جهان محسوب می‌شوند و در نتیجه انفجار برخی از ستاره‌های با جرم بالا در مراحل پایانی عمرشان شکل می‌گیرند. این اجرام می‌توانند به صورت تپ‌اختر یا پالسار ظاهر شوند و پرتوهای رادیویی منظمی را به ارسال کنند که از سطح زمین قابلیت ردیابی دارند.
اخیراً، محققان چینی با بهره‌گیری از تلسکوپ رادیویی FAST، یک سیستم دوتایی متشکل از دو ستاره نوترونی را مطالعه کرده‌اند که ویژگی‌های آن می‌تواند اطلاعات جدیدی در مورد فرآیند شکل‌گیری ستاره‌های نوترونی، تحولات سیستم‌های دوتایی و رفتار ماده تحت شرایط چگالی فوق‌العاده به دانشمندان ارائه دهد.
- سیستم PSR J1856−0039 از دو ستاره نوترونی تشکیل شده است.
- مجموع جرم این دو ستاره حدود ۲.۴۹ برابر جرم خورشید برآورد شده است.
- این سیستم به عنوان کم‌جرم‌ترین سیستم دوتایی ستاره‌های نوترونی شناخته شده، به ثبت رسیده است.
- این دو ستاره هر ۲.۳۶ ساعت یک بار به دور یکدیگر گردش می‌کنند.
- سیستم مذکور در سال ۲۰۲۰ با تلسکوپ FAST شناسایی گردید.
- در طی پنج سال، محققان تعداد ۲۵۳ اندازه‌گیری از زمان رسیدن پالس‌ها انجام دادند.
- پیش‌بینی می‌شود این دو ستاره حدود ۸۲ میلیون سال دیگر با یکدیگر ادغام شوند.
کشف سیستمی با جرم غیرمعمول
سیستم PSR J1856−0039 برای اولین بار در ۴ مه ۲۰۲۰ شناسایی گردید. بررسی‌های بعدی با بهره‌گیری از تلسکوپ FAST نشان داد که این جرم در واقع یک سیستم دوتایی از دو ستاره نوترونی است.
مدت زمان گردش این دو ستاره به دور یکدیگر تنها ۲.۳۶ ساعت است، که آنها را به یکی از فشرده‌ترین سیستم‌های دوتایی ستاره‌های نوترونی شناخته شده بدل کرده است. بر اساس داده‌های موجود، این دوره مداری مصداق دومین کوتاه‌ترین دوره میان سیستم‌های دوتایی ستاره‌های نوترونی تأیید شده است.
روش بررسی ستاره‌ها با تلسکوپ FAST
برای تحقیق در مورد این سیستم، پژوهشگران از تلسکوپ رادیویی FAST در چین بهره بردند. این تلسکوپ یکی از ابزارهای بسیار حساس محسوب می‌شود که به شناسایی و بررسی تپ‌اخترها اختصاص یافته است.
ستاره‌شناسان در بازه زمانی ۲۰۲۰ تا ۲۰۲۵، PSR J1856−0039 را در ۱۷ نوبت رصد کرده و مجموعاً ۲۵۳ اندازه‌گیری از زمان رسیدن پالس‌های رادیویی آن به دست آوردند.
یکی از ستاره‌های این سیستم تپ‌اختر بوده و تغییرات ناچیز در زمان رسیدن پالس‌های رادیویی می‌تواند اطلاعات دقیقی درباره حرکت آن در مدار و ویژگی‌های ستاره همراهش فراهم کند.
این سیستم به عنوان یک آزمایشگاه طبیعی برای نظریه اینشتین
ستاره‌های نوترونی این سیستم با سرعت بالایی به دور یکدیگر می‌چرخند، که چنین شرایطی فضایی مناسب برای بررسی اثرات نسبیتی می‌سازد.
براساس نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین، اجرام با جرم بسیار زیاد که به دور یکدیگر می‌چرخند، باید امواج گرانشی تولید کنند. این انتشار امواج به کاهش انرژی سیستم منجر می‌شود و در نتیجه فاصله دو ستاره به مرور زمان کاهش خواهد یافت.
محققان نیز کاهش دوره مداری PSR J1856−0039 را اندازه‌گیری کرده و متوجه شدند که این روند با پیش‌بینی‌های نسبیت عام سازگاری دارد.
جرم کلی این دو ستاره تنها ۲.۴۹ برابر جرم خورشید است
از جمله ویژگی‌های برجسته این سیستم، جرم نسبتاً کم آن است. مجموع جرم دو ستاره حدود ۲.۴۹ برابر جرم خورشید تخمین زده شده است.
این مقدار سبب شده که PSR J1856−0039 به عنوان کم‌جرم‌ترین سیستم دوتایی ستاره‌های نوترونی که تاکنون جرم آن با دقت اندازه‌گیری شده، شناخته شود.
این ویژگی برای ستاره‌شناسان اهمیت بالایی دارد، چرا که می‌تواند به آنها در تحقیق بر روی چگونگی شکل‌گیری ستاره‌های نوترونی و تحول سیستم‌های دوتایی کمک کند.
احتمال ادغام دو ستاره پس از ۸۲ میلیون سال
مدار این دو ستاره به تدریج کاهش می‌یابد. پژوهشگران بر اساس اندازه‌گیری‌های انجام شده پیش‌بینی کرده‌اند که این دو ستاره حدود ۸۲ میلیون سال دیگر با یکدیگر ادغام خواهند شد.
سرنوشت نهایی این ادغام هنوز به طور قطعی مشخص نیست. بر اساس برآوردهای انجام شده، این رویداد ممکن است به تشکیل یک ستاره نوترونی با جرم بالا منجر شود، هرچند ممکن است پس از کاهش سرعت چرخش، باقی‌مانده آن به یک سیاه‌چاله تبدیل گردد.
کشف این سیستم چه معلوماتی درباره ماده فوق‌چگال می‌تواند ارائه دهد؟
ستاره‌های نوترونی در شرایطی قرار دارند که بازسازی آنها در آزمایشگاه‌های روی زمین ممکن نیست. ماده درون این ستاره‌ها به قدری فشرده است که رفتار آن همچنان یکی از سوالات اصلی فیزیک مدرن باقی مانده است.
محققان امیدوارند با ادامه رصد PSR J1856−0039 بتوانند اثرات نسبیتی بیشتری را اندازه‌گیری کنند. یکی از اهداف کلیدی آنها بررسی پدیده‌ای با عنوان «کشیده‌شدن چارچوب» یا Lense–Thirring است.
اندازه‌گیری دقیق‌تر این اثر می‌تواند در آینده به تعیین گشتاور لختی ستاره نوترونی کمک کند و اطلاعات تازه‌ای در مورد وضعیت ماده درون این اجرام به دانشمندان ارائه دهد.
رصد این دو ستاره ممکن است یک دهه طول بکشد
محققان قصد دارند رصد PSR J1856−0039 را برای سال‌های آتی ادامه دهند. هدف عمده آنها اندازه‌گیری پارامترهای نسبیتی بیشتر و بررسی دقیق‌تر تأثیر چرخش ستاره نوترونی بر مدار این سیستم است.
طبق اظهارات محققان، این پروژه دشوار و زمان‌بر خواهد بود و احتمالاً حدود ۱۰ سال به درازا خواهد انجامید. در صورت موفقیت، داده‌های به دست آمده از این سیستم می‌تواند یکی از دقیق‌ترین فرصت‌ها برای مطالعه ماده فوق‌چگال و آزمایش نظریه نسبیت عام در یک محیط طبیعی باشد.
یک جفت ستاره که دریچه‌ای به آینده کیهان می‌گشاید
PSR J1856−0039 صرفاً یک رکورد نجومی جدید نیست. جرم پایین، مدار بسیار فشرده و اثرات نسبیتی قابل اندازه‌گیری این سیستم، آن را به یک آزمایشگاه طبیعی برای مطالعه ستاره‌های نوترونی تبدیل کرده است.
محققان در تلاش‌اند تا با ادامه بررسی این سیستم بفهمند که این دو ستاره چگونه شکل گرفته‌اند، چگونه در طول زمان به یکدیگر نزدیک می‌شوند و چه سرنوشتی در انتظارشان هنگام ادغام خواهد بود.
منبع:Phys.org
۲۲۷۳۲۳