برخورد ستاره‌های نوترونی، عامل پدید آمدن طلا
به گزارش سیناپرس اصفهان: دو گوی عظیم هر یک به وسعت یک شهر در کهکشان خود مشغول رقص و شادی هستند. با جرمی متراکم معادل جرم یک ستاره، به دور هم می رقصند و می چرخند و همچنانکه به یکدیگر نزدیک و نزدیک‌تر می‌شوند، نیمه دیگر همدیگر را از بین می‌برند. طی این بازه صد ثانیه‌ای، از این رقص باله گرم و نفس‌گیر ارتعاشات گرانشی به سرتاسر کائنات گسیل داده می‌شود.
در نهایت این دو رقصنده به هم برخورد می‌کنند و اندام کیهانی آنها متلاشی می‌شود. تشعشعی از پرتو گاما که از هر نوع از انواع پرتوهای نوری انرژی بیشتری دارد، به همراه امواج رادیویی، اشعه ایکس و پرتوهای مادون قرمز از پیوند این دو منتشر شده و به این ترتیب امتزاج آنها در سراسر طیف الکترومغناطیسی مشاهده می‌شود.
در حالیکه این دو در نزدیکی هم به دور خود می‌چرخند (و حتی هنگامی که برخورد می‌کنند) به شکل عطسه‌ای کیهانی ذرات نوترون و پروتون را به صورت توده ابری سنگین و داغ در فضا پرتاب می کنند که با سرعت دور شده و تشکیل فلزات گرانبهایی را در جهان می‌دهند.
یا طور دیگری نگاه کنید، دَن کاسِن می‌گوید: "این اتفاق مثل این است که دو کیک دونات را بگیرید و محکم به هم بکوبید." کاسن که در زمینه فیزیک نجومی تخصص دارد از جمله 4000 دانشمندی بود که اخیرا مشاهدات خود مبنی بر برخورد دو ستاره نوترونی در نور مرئی و به کمک آشکار سازهای امواج گرانشی را اعلام نمود.
مشاهده تصادم این دو ستاره نوترونی به این خاطر که برای اولین بار به چشم بشر رسیده است، خیلی هیجان انگیز به نظر می‌رسد. اما این آخرین حادثه از این نوع نخواهد بود. در حالیکه محققین تصادم و ادغام ستاره‌های نوترونی را در حدود هر 10000 سال یکبار در محدوده کهکشان راه شیری تخمین می‌زنند، رصدخانه‌ها و تلسکوپ‌های سرتاسر جهان در تلاش‌اند تا به کهکشان‌های دور دست چشم بدوزند و گستره مشاهدات خود را افزایش دهند. امید است تا اخترشناسان با بکاگیری این تکنیک‌ها بتوانند هر ساله در حدود 3 تا 12 مورد یا حتی بیشتر از اتفاقات مشابه را مشاهده کنند.
مشاهده هر چه بیشتر حوادث و اتفاقاتی مشابه این برخورد، می تواند مسیر تحقیقات را هموار نموده و یافته‌های بیشتری به کشفیات بشر اضافه کند. البته همه ستاره‌های نوترونی چنین نیستند و چه بسا قدری تنوع در نحوه رفتار آنها و اتفاقاتی که بین آنها رخ می دهد اطلاعات بیشتری درباره رویدادهایی که در کهکشان ما صورت می‌گیرد، قرار دهد. کاسن می گوید: "ما برخورد دو ستاره نوترونی را دیده‌ایم، و همچنین تصادم دو سیاهچاله را نیز مشاهده کرده‌ایم، حال در صورت به هم رسیدن یک سیاهچاله و یک ستاره نوترونی، چه اتفاقی می‌افتد؟ و سوال بعدی این است که گستره این قبیل حوادث چقدر است و آیا آنها به گونه‌ای متفاوت عمل می‌کنند؟"
فلزات سنگین
این کشف حاصل ماه‌ها تلاش دانشمندان در تحلیل داده‌های بدست آمده از رصدخانه‌های سراسر جهان می‌باشد. هنوز هم مقاله‌هایی در رابطه با این حادثه نوشته می‌شوند اما یکی از جنبه‌های مورد توجه برخورد این دو ستاره (تا به حال) این است که اتفاق مذکور منشا فلزات سنگین را به ما نشان می‌دهد.
اورانیومی که در بمب‌های اتمی است، عناصر کمیاب بکار رفته در گوشی تلفن شما، رنگ‌های حاوی سرب مورد استفاده در منازل شما و گردن‌بند طلایی که به گردن خود آویزان می‌کنید یا انگشتر طلایی که زینت‌بخش دستان شماست. تقریبا نیمی از این عناصر حاصل ابرهای درخشانی است که در نتیجه برخورد و ادغام ستاره‌های نوترونی گسیل می‌شوند.
در مرحله بعدی پس از برخورد ستاره‌های نوترونی، مخلوطی غنی از نوترون‌ها و ذرات دیگر شروع به ترکیب شدن و دسته دسته شدن می‌کنند که به تشکیل عناصری مانند آهن و فلزات سنگین‌تری می انجامد. و بعلاوه در همین حین، این توده ابری شکل در فضا پخش می‌شود.
کاسن می‌گوید: "این‌ها فقط ابرهای قارچ شکل کم چگالی از بقایای حاصل از تصادم هستند که با سرعتی در حدود چند دهم سرعت نور پرتاب می‌شوند. پس از گذشت یک روز، این توده ابر از بقایای ناشی از برخورد دو ستاره پخش شده و اندازه‌ای به وسعت منظومه شمسی پیدا می‌کند."
این توده ابر گسترده شده و در تمام کهکشان پخش می‌شود و تکه‌هایی از خود را به ستاره‌های نزدیک، سحابی‌ها و سیارهها پرتاب کرده و آنها را با عناصر سنگینی انباشته می‌کند. طی مشاهده اخیری که از برخورد ستاره‌های نوترونی به عمل آمده، نیروی برشی ناشی از این مواد تقریبا 2300 برابر جرم کره زمین براورد شده است. حال اگر این میزان بار به هر یک از عناصر تقسیم شود، می‌توان گفت از کل بار وارده حدود 10 برابر جرم زمین، طلای خالص بوده است.
اما این عناصر بصورت یکپارچه و و مثل یک توپ به سیارهها نمی‌رسند. آنها همچنان به شکل سحابی و تیکه تیکه و درحال حرکت هستند. آنها به ذراتی مانند هیدروژن و هلیوم که از زمان انفجار بزرگ (بیگ بنگ) وجود دارند و همچنین به عناصر سبک‌‌تری که حاصل انفجار ستاره‌های عظیم و غول‌آسا یا انفجار کوتوله ستاره‌ها هستند، اضافه می‌شوند.
ریچارد اوشانسی، متخصص فیزیک نجومی در موسسه تکنولوژی روچستر که از اعضای تیم اکتشاف اخیر LIGO بوده، می‌گوید: "کهکشان‌ها در بازیافت همه چیز فوق العاده عمل می‌کنند." اوشانسی توضیح می‌دهد که در حین حرکت این توده در کهکشان، گازهای عناصر گرم و سرد شده، ترکیب می‌شوند و جریان می‌یابند و بالاخره مواد مختلف را در سرتاسر کیهان توزیع می‌کنند.
سخت مثل سنگ
اما چطور این طلای جاری در کهکشان در نهایت به صورتی سفت و سخت و به شکلی که در اطراف خود می‌بینیم در می‌آید؟ زمین شناسان همچنان در حال کاوش و بررسی این ذرات هستند. در روزهای نخست منظومه شمسی، مقادیری گازهای جاری در فضا ستاره‌ای را تشکیل دادند و در اطراف این ستاره گازها و غبارات دیگری تشکیل حلقه‌ای به دور آن دادند. خلاصه همه چیز داغ و به هم ریخته بوده.
این میزان گرما و حرارت در آن روزهای ابتدایی نقش مهمی داشته است. گرمای ناشی از یک ستاره یا حاصل از عناصر رادیواکتیو جهت جداسازی فلزات از باقی مواد شناور در منظومه شمسی، بسیار تعیین کننده بوده است.
ربکا فیشر، زمین شناس دانشگاه هاروارد می‌گوید: "سنگ‌های سخت و فلزات جامد درواقع نمی‌توانند جدا از هم حرکت کنند. اما وقتی همه چیز گرم شده و شروع به ذوب شدن می‌کنند، دیگر می‌توانند از یکدیگر جدا شوند."
اتفاقات بعدی به نحوه رفتار هر یک از عناصر وابسته است. بعضی مواد تمایل به ذوب شدن و سپس ترکیب با هم داشتند که به تشکیل اکسیدها و ترکیبات ویژه‌ای می انجامد. اما برخی دیگر از عناصر مانند طلا و پلاتین، تمایل دارند فلز مستقلی باقی بمانند، لذا با دیگر مواد به سادگی ترکیب نشدند. سرانجام این توده عظیم و کم چگال فلزی در دل مواد مذاب دیگر مدفون شده، به تدریج سرد و سخت شده وتشکیل لایههای مجزایی از سنگ و فلز می‌دهد.
اما در نظر داشته باشید که همه چیز به هم ریخته بوده. بالاخره در عرض مدت زمان کوتاهی به واسطه برخوردهای سهمگینی که صورت می‌گرفته، به قطعات کوچکتری تقسیم می‌شدند و سیارک‌های فلزی و سنگی کوچکی تشکیل می‌دادند و درمنظومه شمسی پخش می‌شدند.
نهایتا سیاره‌های بزرگتر مانند زمین شروع به شکل گیری کردند، به این ترتیب که فلزات در وسط زمین جای گرفتند و هسته آن را بوجود آوردند. البته امروزه همچنان موضوع چگونگی پیدایش فلزات بر روی سطح کره زمین جای بحث و گفتگو دارد، اما برخی بر این باورند که بعد از تشکیل هسته زمین و شکل‌گیری لایههای بیرونی آن، برخوردهای عظیم دیگری با اجرام سنگی و فلزی دیگر این فلزات را به لایههای خارجی زمین اضافه کرده است، و به این نحو به گفته محققین روکش نهایی زمین شکل گرفت.
گرمای اعماق زمین منجر به تفکیک فلزاتی مانند طلا و پلاتین از باقی مواد می‌شد و بوسیله چشمه‌های داغ و آتشفشان‌ها به خارج و روی سطح زمین منتقل می‌شدند. همانطور که باد و آب از بین صخره‌ها عبور می‌کنند و نیروهای تکتونیکی (نیروی صفحات پوسته زمین) باعث شکل گیری کوه‌ها و دره‌ها شدند، مقادیری طلا در نهایت به سطح زمین رسیدند. سرانجام بشر کارهای زیادی با این فلز درخشان انجام داد، از تجارت و کسب درآمد گرفته تا جنگ و کشتار به خاطر دستیابی بیشتر آن، و پرستش و اظهار عشق و محبت به این فلز. و همه این‌ها از مدت‌ها قبل، زمانی که دو ستاره نوترونی بر صحنه رقص کیهانی به هم برخورد کردند، آغاز شد.
ترجمه: سعيد انتظاري
منبع: www.popsci.com
No tags for this post.