اولین مشاهده از تشکیل اتم های سنگین در برخورد ستاره های نوترونی

ستاره شناسان توانستند یک برخورد عظیم بین دو ستاره نوترونی را ثبت کنند که منجر به تولد کوچکترین سیاهچاله هایی شد که امروزه مشاهده می شود و فلزات گرانبهایی مانند طلا، نقره و اورانیوم به وجود آمد.

اخترفیزیکدانان موسسهنیلز بور“از دانشگاه”کپنهاگبا مشاهده برخورد عظیم دو ستاره نوترونی، آنها توانستند دمای ذرات اساسی در شعله رادیواکتیو پس از برخورد را اندازه گیری کنند. این دستاورد برای اولین بار امکان اندازه‌گیری ویژگی‌های میکروفیزیکی این رویدادهای کیهانی را فراهم می‌کند و نشان می‌دهد که چگونه یک رصد آنی می‌تواند تصویری از یک شی در حال انبساط در طول زمان ارائه دهد.

عکس فوری تیم از این برخورد شدید و قدرتمند با کمک ابزارهای مختلف از جمله تلسکوپ فضایی هابل گرفته شده است. این جلسه در 130 میلیون سال نوری از زمین فاصله دارد و در کهکشانNGC4993“امید است که این رصد تصویری از ادغام این ستارگان مرده را به تصویر بکشد منشا عناصر سنگین تر از آهن آنها نشان می دهند که حتی در پرجرم ترین ستاره ها ساخته نشده اند.

برخورد و ادغام ستارگان نوترونی منجر به انفجار قدرتمندی از نور به نام aکیلونوابه این صورت است که در حالی که بقایای رویداد تقریباً با سرعت نور منبسط می شوند، کیلونوا محیط اطراف خود را با نوری به روشنایی صدها میلیون خورشید روشن می کند.

با ترکیب اندازه گیری های نور کیلونوا که توسط تلسکوپ های سراسر جهان انجام شده است، یک تیم بین المللی از محققان در…طلوع کیهانیدر موسسه نیلز بور، آنها ماهیت مرموز این انفجار را کشف کردند و به یک سوال قدیمی اخترفیزیکی پاسخ دادند: عناصر سنگین تر از آهن از کجا می آیند؟

“راسموس دامگاردیکی از محققان این گروه در بیانیه‌ای گفت: اکنون می‌توانیم لحظه‌ای را ببینیم که هسته‌های اتم‌ها و الکترون‌ها به هم می‌رسند.. برای اولین بار، ما ایجاد اتم ها را می بینیم، می توانیم دمای ماده را اندازه گیری کنیم، و می توانیم فیزیک دقیق این انفجار را از دور ببینیم.

وی ادامه داد: این مانند تشعشعات پس زمینه کیهانی است که از هر طرف ما را احاطه کرده است، اما در اینجا، می توانیم همه چیز را از بیرون ببینیم. “ما لحظات قبل، حین و پس از تولد اتم ها را می بینیم.”

ایجاد عناصر سنگین پس از برخورد عظیم بین دو ستاره نوترونی

ستاره های نوترونی آنها زمانی متولد می شوند که ستاره ای با جرم کم وجود داشته باشد 8 بار سوخت خورشید برای همجوشی هسته ای تمام می شود، به همین دلیل است که نیروی گرانش بر نیروی تابش غالب است. لایه‌های بیرونی این ستارگان در انفجارهای ابرنواختری منفجر شدند و بقایای ستاره‌ای با جرم معادل در بین آنها باقی ماندند. 1 تا 2 جرم خورشیدی در قطر تقریبا 20 کیلومتر فشرده شده اند.

فروپاشی هسته ای الکترون ها و پروتون ها را به هم فشرده می کند و دریایی از ذرات به نام نوترون را ایجاد می کند. این ماده به قدری متراکم است که اگر فقط یک حبه قند از مواد ستاره نوترونی به زمین آورده شود، یک میلیارد تن وزن خواهد داشت. این تقریباً معادل جا دادن 150 میلیون فیل در فضایی به اندازه یک حبه قند است! بنابراین، جای تعجب نیست که چنین ماده عجیب و غریبی نقش عمده ای در تشکیل عناصر سنگین تر از آهن داشته باشد.

ستاره های نوترونی همیشه در انزوا زندگی نمی کنند. برخی از این ستاره ها در کنار ستاره دیگری هستند سیستم های باینری آنها وجود دارند و در موارد نادر، این ستاره همراه نیز آنقدر پرجرم است که می تواند به یک ستاره نوترونی تبدیل شود و حتی با انفجار ابرنواختری که اولین ستاره نوترونی را ایجاد کرد، نمی تواند به بیرون پرتاب شود.

نتیجه منظومه ای است که شامل دو ستاره نوترونی است که به دور یکدیگر می چرخند. این اجرام به قدری متراکم هستند که از طریق چرخش امواج با هم در فضا-زمان به آنها می گویند امواج گرانشی آنها ستاره هایی را ایجاد می کنند که به دلیل چرخش آنها به یکدیگر نزدیکتر می شوند. این وضعیت زمانی به پایان می رسد که ستارگان نوترونی آنقدر به هم نزدیک می شوند که گرانش عظیم آنها بر سیستم غلبه می کند و این اجرام بسیار متراکم را برای برخورد و ادغام به هم می کشد.

این برخورد مواد غنی از نوترون با دمای چند میلیارد درجه سانتیگراد تولید کرد. هزاران بار گرمتر از خورشید – می اندازد. این دماها به قدری بالا هستند که فقط یک ثانیه پس از انفجار بزرگ شبیه دمای جهان هستند.

ذرات پرتاب شده، مانند الکترون ها و نوترون ها، در اطراف جرم ایجاد شده در اثر برخورد دو ستاره نوترونی می رقصند و به سرعت فرو می ریزند و ابری از پلاسمای داغ را تشکیل می دهند و سیاهچاله ای را تشکیل می دهند.. این پلاسما ظرف چند روز خنک می شود.

اتم های این ابر از طریق فرآیندی به نام “نوترون های آزاد را با سرعت زیاد سرد می کنند و آزاد می کنند.فرآیند جذب سریع نوترونآنها الکترون های آزاد را جذب و به دام می اندازند. این باعث ایجاد ذراتی می شود که بسیار سنگین اما ناپایدار هستند و به سرعت تجزیه می شوند. این فروپاشی نوری را ساطع می کند که ستاره شناسان آن را …کیلونواآنها می گویند، همچنین عناصر سبک تر اما سنگین تر از آهن، مانند طلا، نقره و اورانیوم یکی از نتایج ملموس این مشاهدات، شناسایی عناصر سنگین است به عنوان مثال استرانسیوم و ایتریوم این عناصر به راحتی قابل شناسایی هستند، اما ممکن است در این انفجار عناصر سنگین دیگری نیز شکل گرفته باشد که منبع آنها مشخص نیست.

“آلبرت اسنپینسرپرست تیم و محقق در موسسه نیلز بور در این رابطه می گوید: این انفجار اخترفیزیکی ساعت به ساعت چنان چشمگیر در حال گسترش است که هیچ تلسکوپ واحدی نمی تواند کل داستان آن را دنبال کند. زاویه دید تلسکوپ ها در رابطه با این رویداد با چرخش زمین مبهم است. وی افزود: اما با ترکیب اندازه گیری های موجود از استرالیا، آفریقای جنوبی و تلسکوپ فضایی هابل، می توانیم تکامل آن را با جزئیات زیاد دنبال کنیم.