ساختار داخلی ستاره‌های نوترونی هنوز به‌صورت یک راز باقی مانده است. شاید بخش زیادی از این ستاره‌ها از نوترون تشکیل شده و بخشی از سطح آن‌ها از پروتون‌هایی تشکیل شده است که در پوسته‌ی هسته‌های سنگین‌تر قرار دارند؛ اما فضای داخلی آن‌ها می‌تواند عجیب‌تر از این هم باشد. در اعماق ستاره‌ی نوترونی ممکن است ماده شکل عجیبی به خود بگیرید و از سوپ کوارکی و گلوئونی (ذرات تشکیل‌دهنده‌ی ماده‌ی معمولی) تا دریایی از هیپرون‌‌ها که از کوارک‌های عجیب تشکیل شده‌اند، تغییر کند.
لاتیمر و اسکرام نشان دادند، ماده‌ی غنی از نوترون زمانی دفع می‌شود که ستاره‌ی نوترونی با یک سیاه‌چاله برخورد کند؛ اما دانشمندان تا سال ۱۹۸۲، طرفدار سناریوی برخورد دو ستاره‌ی نوترونی بودند. در حالی که برخی پژوهشگرها برای درک چگونگی این برخوردها و تأثیر آن‌ها برای ساخت عناصر جدید کار می‌کردند برخی دیگر تلاش می‌کردند نوع نور حاصل از برخورد دو ستاره‌ی نوترونی را پیش‌بینی کنند. برخی افراد رابطه‌ای را بین برخوردهای ستاره‌ی نوترونی و انفجار پرتوی گاما نشان دادند. انفجار پرتوی گاما انفجارهایی پرانرژی در فضا هستند که جرقه‌ای از پرتوهای گاما را منتشر می‌کنند. از آنجا که هسته‌های فرآیند r ناپایدار هستند و دچار فروپاشی رادیو اکتیوی می‌شوند، می‌توانند مواد اطراف آن‌ها را گرم کنند و باعث ایجاد شراره‌های الکترو مغناطیسی شوند که حاوی ردپاهایی از عناصر تولیدشده هستند. برایان متزگر و همکاران او در سال ۲۰۱۰، اصطلاح «کیلونوا» را برای اشاره به چنین شراره‌هایی معرفی کردند چرا که این شراره‌ها تقریبا ۱۰۰۰ برابر درخشان‌تر از یک جرقه‌ی معمولی نور موسوم به نوا هستند.
در گذشته شواهد محدود به پیشرفت‌های تئوری بودند اما از چند سال گذشته دانشمندان توانستند ادغام اجرام سنگین به‌ویژه ستاره‌های نوترونی را رصد کنند.
سمفونی کیهانی
رصدخانه موج گرانشی با تداخل‌سنج لیزری (LIGO) در سال ۲۰۱۵، برای اولین بار امواج گرانشی حاصل از ادغام دو سیاه‌چاله موسوم به GW150914 را رصد کرد. پس از گذشت چند سال، لایگو و رصدخانه‌ی همتای آن ویرگو برخوردهای بیشتری را از سیاه‌چاله‌های دوتایی رصد کردند. سپس در پاییز ۲۰۱۷، شایعاتی مبنی بر کشف برخورد ستاره‌ی نوترونی برای اولین بار توسط زوج لایگو-ویرگو منتشر شد. بر اساس این خبر، ستاره‌شناسان یک انفجار پرتوی گامای کوتاه و چیزی شبیه به کیلونوا را رصد کردند. این کشف بسیاری از فیزیک‌دان‌ها را هیجان‌زده کرد.
خیلی زود لایگو و تلسکوپ‌های مختلف سراسر جهان از رصد موج گرانشی موسوم به GW170817 مرتبط با سیگنال‌های الکترومغناطیسی خبر دادند. در فاصله‌ی کوتاهی از کشف این رویداد، نزدیک به ۷۰ مقاله در این باره در وب‌سایت آرکایو منتشر شد که پایگاهی برای انتشار نسخه‌ی اولیه‌ی مقاله‌های علمی است. این رویداد پیش‌زمینه‌ای بر وعده‌ی «نجوم پیام‌رسان‌های چندگانه» بود که به معنی توانایی دیدن پدیده‌ای کیهانی از طریق «پیام‌رسان‌های» مختلف و ترکیب این اطلاعات برای رسیدن به درک کامل‌تری از رویداد است. اولین بار بود که ستاره‌شناس‌ها امواج گرانشی و نور شامل نور پرتوی گاما، پرتوی ایکس، نور رادیویی و طیف مرئی را از یک منبع یکسان نجومی مشاهده می‌کردند.
سرچشمه‌ی امواجی که توسط لایگو-ویرگو رصد شدند، برخورد یک جفت ستاره‌ی نوترونی در فاصله‌ی تقریبی ۱۳۰ میلیون سال نوری از زمین بود. شاید این فاصله به نظر زیاد برسد اما برای یک منبع موج گرانشی فاصله‌ی نزدیکی است. جزئیات سیگنال مثل تغییر فرکانس و قدرت امواج به‌مرور زمان تغییر کردند؛ به این ترتیب پژوهشگرها توانستند وزن هر ستاره‌ی نوترونی را برابر با ۱٫۱۷ تا ۱٫۶ برابر جرم خورشید با شعاع ۱۱ الی ۱۲ کیلومتر تخمین بزنند.
با رسیدن سیگنال موج گرانشی، ستاره‌شناسان از تلسکوپ‌های موجود کمک گرفتند. لایگو و ویرگو در برخلاف رویدادهای قبلی موج گرانشی، منطقه‌ی موقعیت‌یابی GW170817 را به منطقه‌ی کوچک‌تری از آسمان محدود کردند. دقیقا ۱٫۷ ثانیه پس از ورود موج گرانشی، تلسکوپ‌های پرتوی گامای Fermi-GBM و INTERGAL انفجار کم‌رنگی از پرتوهای گاما را کشف کردند که تنها چند ثانیه در راستای جهت GW170817 دوام آورند. این کشف، ارتباط بین ادغام ستاره‌ی نوترونی با انفجارهای پرتوی گامای کوتاه را برای اولین بار ثابت کرد.
با این‌حال داستان همین‌جا به پایان نرسید. تصاویر ثبت‌شده با تلسکوپ یک متری هنریتا سوپس در رصدخانه‌ی لاس کامپاناس شیلی، یک منبع جدید نور را در کهکشان قدیمی و درخشان NGC 4993 نشان داد. ستاره‌شناس‌ها با تجزیه‌ی نور به رنگ‌های تشکیل‌دهنده و بررسی طیف آن به این نتیجه رسیدند که عناصر سنگین در یک رویداد کیلونوا تشکیل شدند.
چگونگی تغییر طیف کیلونوا به مرور زمان هم جذاب بود. طول موج‌های کوتاه‌تر نور که آبی‌تر هستند در ابتدا اوج گرفتند و طول موج‌های سرخ طولانی‌تر بعدا غالب شدند. این قله‌ها را می‌توان بر اساس ترکیب و سرعت اولیه‌ی مواد منتشرشده از ادغام توصیف کرد. یک کیلونوای آبی بر اثر فورانی سریع تولید می‌شود که در اصل از عناصر سبک‌تر تشکیل شده و فاقد هرگونه لانتانید است. لانتانیدها عناصر فلزی جدول تناوبی از لانتان تا لوتتیم را تشکیل می‌دهند که دربرابر نور آبی بسیار کدر هستند. از طرفی کیلونوای سرخ به انتشار کند ماده حاوی مقدار زیادی عنصر سنگین به ویژه لانتانیدها نیاز دارد.
دیدگاهتان را بنویسید