تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن ناسا میتواند برای نخستینبار دهها ستاره نوترونی نامرئی را تنها از طریق اثر گرانشیشان در کهکشان راه شیری شناسایی کند که با آن معماهای بزرگی درباره مرز میان ستارههای نوترونی و سیاهچالهها حل خواهد شد.
به گزارش سیناپرس، دانشمندان میگویند تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن ناسا میتواند برای نخستین بار جمعیت پنهان و نامرئی ستارههای نوترونی در کهکشان راه شیری را آشکار کند؛ اجرامی فوقالعاده چگال که پس از انفجار ستارگان عظیم در ابرنواخترها به جا میمانند اما بیشتر آنها تاکنون از دید تلسکوپها مخفی ماندهاند.
مطالعهای جدید که در مجله علمی Astronomy and Astrophysics منتشر شده نشان میدهد این تلسکوپ پیشرفته ناسا قادر خواهد بود دهها ستاره نوترونی منزوی را با استفاده از پدیدهای به نام همگرایی گرانشی ریزمقیاس یا Gravitational Microlensing شناسایی و بررسی کند.
ستارههای نوترونی؛ بقایای فوقچگال ستارگان
ستارههای نوترونی از متراکمترین اجرام شناختهشده در جهان هستند. این اجرام جرمی بیشتر از خورشید دارند، اما در کرهای به اندازه یک شهر فشرده شدهاند. دانشمندان با مطالعه آنها تلاش میکنند نحوه تکامل ستارگان، انفجارهای ابرنواختری و رفتار ماده در شدیدترین فشارها و چگالیهای ممکن را بهتر درک کنند.
با وجود آنکه تخمین زده میشود کهکشان راه شیری میزبان دهها میلیون تا صدها میلیون ستاره نوترونی باشد تاکنون تنها چند هزار مورد از آنها شناسایی شدهاند؛ آن هم عمدتا بهصورت تپاخترهایی که امواج رادیویی منتشر میکنند.
دلیل اصلی این موضوع کمنور بودن بیشتر ستارههای نوترونی است. این اجرام معمولا نور مرئی بسیار اندکی تولید میکنند و اگر بهصورت تپاختر یا منبع پرتو ایکس ظاهر نشوند تقریبا نامرئی باقی میمانند.
تلسکوپ رومن چگونه اجرام نامرئی را پیدا میکند؟
تلسکوپ فضایی Nancy Grace Roman Space Telescope قرار است این اجرام پنهان را نه از طریق نورشان بلکه با استفاده از اثر گرانشیشان شناسایی کند.
وقتی یک ستاره نوترونی از مقابل یک ستاره دوردست عبور میکند گرانش بسیار قوی آن باعث خمشدن نور ستاره پسزمینه میشود. در نتیجه روشنایی آن ستاره برای مدت کوتاهی افزایش پیدا میکند و موقعیت ظاهریاش در آسمان اندکی جابهجا میشود. این پدیده همگرایی گرانشی ریزمقیاس نام دارد.
بسیاری از تلسکوپها تنها میتوانند افزایش موقتی روشنایی را ثبت کنند اما تلسکوپ رومن علاوه بر اندازهگیری تغییر روشنایی قادر خواهد بود جابهجایی بسیار کوچک موقعیت ستاره را نیز با دقتی بیسابقه اندازهگیری کند.
از آنجا که ستارههای نوترونی نسبت به بسیاری از اجرام دیگر جرم بیشتری دارند اثر گرانشی قویتری ایجاد میکنند و همین موضوع باعث میشود سیگنال اختری آنها قابل تشخیصتر باشد.
امکان اندازهگیری مستقیم جرم ستارههای نوترونی
پژوهشگران میگویند یکی از مهمترین دستاوردهای این روش امکان اندازهگیری مستقیم جرم ستارههای نوترونی است؛ کاری که تاکنون تنها در سامانههای دوتایی، یعنی زمانی که دو جرم به دور یکدیگر میچرخند امکانپذیر بوده است.
پیتر مکگیل از آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور آمریکا و یکی از نویسندگان این مطالعه میگوید: فوتومتری به ما میگوید چیزی از مقابل ستاره عبور کرده اما میزان جابهجایی موقعیت ستاره است که جرم آن جسم نامرئی را مشخص میکند. با اندازهگیری این انحراف بسیار کوچک میتوانیم جرمی را وزن کنیم که در حالت عادی دیده نمیشود.
پاسخ به معماهای بزرگ اخترفیزیک
دادههای تلسکوپ رومن میتوانند به پرسشهای مهمی درباره ستارههای نوترونی و سیاهچالهها پاسخ دهند؛ از جمله اینکه آیا واقعاً شکافی مشخص میان جرم ستارههای نوترونی و سیاهچالهها وجود دارد یا خیر.
این ماموریت همچنین میتواند اطلاعات ارزشمندی درباره سرعت حرکت ستارههای نوترونی در کهکشان ارائه دهد. دانشمندان معتقدند هنگام انفجار ابرنواختری این اجرام ضربههای شدیدی دریافت میکنند که میتواند آنها را با سرعت صدها کیلومتر بر ثانیه در سراسر راه شیری پرتاب کند.
آغاز جستوجو پس از شروع ماموریت
پژوهشگران قصد دارند از پروژه بررسی زمانی برآمدگی کهکشانی یا Galactic Bulge Time Domain Survey استفاده کنند؛ برنامهای که در آن تلسکوپ رومن بارها از میدانهای عظیم ستارهای شامل میلیونها ستاره تصویربرداری خواهد کرد.
زوفیا کاچمارک از دانشگاه هایدلبرگ آلمان و نویسنده اصلی پژوهش میگوید: حتی یک اندازهگیری جرم از یک ستاره نوترونی منزوی هم میتواند برای تحقیقات ما فوقالعاده ارزشمند باشد. اگر فقط یک نمونه پیدا کنیم باز هم یک دستاورد بزرگ خواهد بود.
کشفی فراتر از هدف اولیه ماموریت
به نقل از برنا، جالب اینکه این قابلیت در ابتدا جزو اهداف اصلی ماموریت رومن نبود. این تلسکوپ عمدتا برای جستوجوی سیارات فراخورشیدی از طریق پدیده همگرایی گرانشی طراحی شده بود اما اکنون مشخص شده دقت فوقالعاده آن میتواند برای کشف اجرام پنهان دیگری مانند سیاهچالهها، ستارههای نوترونی و حتی سیارات سرگردان نیز استفاده شود.
دانشمندان معتقدند اگر پیشبینیهای فعلی درست باشد تلسکوپ رومن نخستین مجموعه بزرگ از ستارههای نوترونی منزوی را تنها بر اساس اثر گرانشی آنها کشف خواهد کرد؛ دستاوردی که میتواند نگاه اخترشناسان به جمعیت اجرام پنهان کهکشان راه شیری را متحول کند.