neutron star

ستارهٔ نوترونی ( EC79 ) هستهٔ فروپاشی شدهٔ یک ستارهٔ بزرگ است که پیش از فروپاشی جرم آن در مجموع بین ۱۰ تا ۲۹ جرم خورشیدی بوده است. ستاره های نوترونی کوچکترین و متراکم ترین ستارگانی هستند که تاکنون شناخته شده اند. هنگامی که ستارهٔ پر جرمی به شکل ابرنواختر منفجر می شود، گاهی هستهٔ آن می تواند سالم و برجا بماند. اگر جرم هسته بین ۱٫۴ تا ۳ جرم خورشیدی باشد پدیدهٔ طبیعی گرانش، آن را فراتر از مرحلهٔ کوتوله سفید متراکم می کند تا جایی که پروتون ها و الکترون ها برای تشکیل نوترون ها به یکدیگر فشرده می شوند. این نوع شیء آسمانی ستاره نوترونی نامیده می شود. وقتی که شعاع ستاره ای ۱۰ کیلومتر ( ۶ مایل ) باشد، انقباضش متوقف می شود. برخی از ستارگان نوترونی در زمین به شکل تپ اختر شناسایی می شوند که با چرخش خود، ۲ نوع اشعه منتشر می کنند.
برای این که تصور بهتری از یک ستاره نوترونی در ذهنتان به وجود بیاید، می توانید فرض کنید که تمام جرم خورشید در مکانی به وسعت یک شهر جا داده شده است. یعنی می توان گفت یک قاشق از ستاره نوترونی یک میلیارد تن جرم دارد. به اضافه اینکه سرعت چرخش این ستاره ها به دور خودشان تا ۷۰۰ دور در ثانیه هم می رسد و این چرخش با روند بسیار بسیار آهسته کند می شود. به عنوان مثال ستاره نوترونی که در هر ثانیه یک دور می زند پس از صد سال در هر ۱/۰۰۰۰۰۳ ثانیه یک دور می زند، به عبارت دیگر پس از یک میلیون سال هر ۱/۰۳ ثانیه یک دور می زند.
این ستارگان هنگام انفجار برخی از ابرنواخترها به وجود می آیند. پس از انفجار یک ابرنواختر ممکن است به خاطر فشار بسیار زیاد حاصل از رمبش مواد پخش شده ساختار اتمی همهٔ عناصر شیمیایی شکسته شود و تنها اجزای بنیادی بر جای بمانند.
بیشتر دانشمندان عقیده دارند که جاذبه و فشار بسیار زیاد باعث فشرده شدن پروتون ها و الکترون ها به درون یکدیگر می شوند که خود سبب به وجود آمدن توده های متراکم نوترونی خواهد شد. عده کمی نیز معتقدند که فشردگی پروتون ها و الکترون ها بسیار بیش از اینهاست و این باعث می شود که تنها کوارک ها باقی بمانند؛ و این ستاره کوارکی متشکل از کوارک های بالا و پایین ( Up & down quarks ) و نوع دیگری از کوارک که از بقیه سنگین تر است خواهد بود که این کوارک تاکنون در هیچ ماده ای کشف نشده است.
ز آنجا که اطلاعات در مورد ستارگان نوترونی اندک است در سال های اخیر تحقیقات زیادی بر روی این دسته از ستارگان انجام شده است.
در اواخر سال ۲۰۰۲ میلادی، یک تیم تحقیقاتی وابسته به ناسا به سرپرستی خانم J. Cotton مطالعاتی را در مورد یک ستاره نوترونی به همراه یک ستاره همدم به نام ۰۷۴۸۶۷۶ EXO انجام داد. این گروه برای مطالعهٔ این ستاره دو تایی که در فاصلهٔ ۳۰۰۰۰ سال نوری از زمین قرار دارد. از یک ماهواره مجهز به اشعه ایکس بهره برد ( این ماهواره متعلق به آژانس فضایی اروپا است و XMMX - ray Multi Mirror نیوتن نام دارد ) .
هدف این تحقیق تعیین ساختار ستاره نوترونی با استفاده از تأثیرات جاذبهٔ زیاد ستاره بر روی نور بود.
با توجه به نظریهٔ نسبیت عام نوری که از یک میدان جاذبهٔ زیاد عبور کند، مقداری از انرژی خود را از دست می دهد. این کاهش انرژی به صورت افزایش طول موج نور نمود پیدا می کنند. به این پدیده انتقال به قرمز می گویند.
این گروه برای نخستین بار انتقال به قرمز نور گذرنده از اتمسفر بسیار بسیار نازک یک ستاره نوترونی را اندازه گیری کردند. جاذبهٔ عظیم ستاره نوترونی باعث انتقال به قرمز نور می شود که میزان آن به مقدار جرم ستاره و شعاع آن بستگی دارد. تعیین مقادیر جرم و شعاع ستاره می تواند محققان را در یافتن فشار درونی ستاره یاری کند. با آگاهی از فشار درونی ستاره منجمان می توانند حدس بزنند که داخل ستاره نوترونی فقط متشکل از نوترونهاست یا ذرات ناشناختهٔ دیگر را نیز شامل می شود.
این گروه تحقیقاتی پس از انجام مطالعات و آزمایش ها خود دریافتند که این ستاره تنها باید از نوترون تشکیل شده باشد؛ و در حقیقت طبق مدل های کوارکی، ذره دیگری جز نوترون در آن وجود ندارد.
در حین این مطالعه و برای بررسی تغییرات طیف پرتوهای ایکس، یک منبع پرقدرت اشعه ایکس لازم بود. انفجارهای هسته ای ( Thermonuclear Blasts ) که بر اثر جذب ستاره همدم توسط ستاره نوترونی ایجاد می شود. . همان منبع مورد نیاز برای تولید اشعهٔ ایکس بود. ستاره نوترونی به سبب جرم زیاد و به دنبال آن جاذبهٔ قوی، مواد ستاره همدم را به سوی خود جذب می کرد. طیف پرتوهای ایکس تولید شده پس از عبور از جو بسیار کم ستاره نوترونی که از اتم های آهن فوق یونیزه شده تشکیل شده بود توسط ماهواره XMM - نیوتن مورد بررسی قرار گرفتند.
نکتهٔ قابل توجه این است که در آزمایش های قبلی که توسط گروه دیگری انجام شده بود تحقیقات بر روی ستاره ای متمرکز بود که میدان مغناطیسی بزرگی داشت و چون میدان مغناطیسی نیز بر روی طیف نور تأثیرگذار است تشخیص اثر نیروی جاذبهٔ ستاره بر روی طیف نور به طور دقیق امکان پذیر نبود؛ ولی ستاره مورد نظر در پروژه بعدی ( که آن را توضیح دادیم ) دارای میدان مغناطیسی ضعیفی بود که اثر آن از اثر نیروی جاذبه قابل تشخیص بود.