تولید طلا با برخورد ستاره های نوترونی با یکدیگر

به گزارش سرویس بین الملل خبرگزاری صدا و سیما، تحقیقات دانشمندان علوم نجوم نشان می‌دهد که برخورد ستاره‌های نوترونی با همدیگر می‌تواند سبب تولید موادی، چون طلا شود.
به گزارش شبکه تلویزیونی‌ای پی تی ان، فرانس کوردووا France Cordova مدیر بنیاد ملی علم آمریکا در این رابطه گفت:ردیابی‌های انجام شده به وسیله رصدخانه گرانشی بنیاد ملی علم آمریکا پیش بینی مهم آلبرت انیشتین در سال هزار و نهصد و پانزده درباره نسبیت عام را تایید می‌کند. این نشان دهنده آغاز فصل جدیدی است و این فصل همانا آغاز عصر نجوم گرانشی موج محور است.
دیوید ریتز David Reitze مدیر اجرایی رصد خانه بنیاد ملی علم آمریکا هم گفت:ما برای نخستین بار امواج گرانشی و نور ناشی از برخورد دو ستاره متراکم را که به آن‌ها ستاره‌های نوترونی گفته می‌شود، مشاهده کرده ایم. ما برای انجام این کار از مشارکت هزاران اخترشناس و شمار زیادی رصدخانه بهره بردیم. بنابراین ما این کار را بار دیگر انجام دادیم، اما این بار ما این کار را با مشارکت همگان انجام دادیم.
وی افزود:اما این نتیجه شواهد کاملی برای نخستین بار به ما نشان داد. این موضوع به ما نشان داد که موادی، چون پلاتینیوم، طلا، اورانیوم حقیقتا در هنگام این برخورد‌ها تولید می‌شوند. پدربزرگ من یک ساعت طلا دارد و این ساعت طلا یکصد سال پیش ساخته شده است. طلای به کار رفته در این ساعت احتمالا در هنگام برخورد ستاره‌های نوترونی و احتمالا میلیارد‌ها سال پیش ایجاد شده است. ما دقیقا نمی‌دانیم چه زمانی بنابراین این موضوع یک کشف شگفت آور است.
دانیل هولز Daniel Holz فیزیگدان امور نجومی هم گفت:در اینجا ما دو ستاره شبیه خورشید داریم که قدری متراکمتر هستند. آنچه که ما شاهد آن هستیم این است که این ستاره‌ها به دنبال همدیگر می‌چرخند و با همدیگر برخورد می‌کنند. ما این موضوع را در حالت گرانش و موج‌های گرانشی مشاهده کرده ایم. سپس ما شاهد خروج نوری قابل توجه در هنگام تکه تکه شدن ستاره‌ها هستیم.
وی افزود:با ترکیب اطلاعات موج گرانشی ما می‌توانیم به معیاری برای اندازه گیری جهان و اینکه جهان با چه سرعتی گسترش پیدا می‌کند، پیدا کنیم.
هولز افزود:ما نه تنها این موضوع را ردیابی کرده ایم بلکه ما انفجار اشعه‌های گاما را هم ردیابی کرده ایم و این کار تا پیش از این انجام نشده است. ما هم اکنون به اینجا رسیده ایم تا بگوییم که زمانی که دو ستاره نوترونی به هم برخورد می‌کنند این انفجار سبب ایجاد اشعه‌های گاما می‌شود و ما دو واقعه مرموز را در هنگام وقوع با هم مرتبط می‌کنیم و این موضوع مهمی است.
وی گفت:این موضوع شگفت آوری است که انیشتین این معادلات را صد سال پیش نوشته است. حالا ما شاهد تحقق این موضوع شگفت آور هستیم. این ردیابی در حیطه امواج گرانشی موضوعی بوده است که تصور می‌شد که در بیست یا سی سال پیش امری غیرممکن باشد. ما هم اکنون این کار را انجام داده ایم.
هولز گفت:یک موضوع وجود دارد و آن این است که ما توانسته ایم از طریق آن این آزمایش آن را انجام دهیم. ما امواج گرانشی را ردیابی کرده ایم. ما نور را ردیابی کرده ایم. آیا سرعت آن‌ها یکسان است؟ ما می‌توانیم این کار را با دقت حیرت آوری انجام دهیم.
وی افزود:به نظر می‌رسد که همانند سرعت نور حقیقتا محدودیتی هم در این رابطه وجود دارد.
گفتنی است:هنگامی که ستاره پر جرمی به شکل ابرنواختر منفجر می‌شود، شاید هسته آن سالم بماند. اگر جرم هسته بین یک ممیز چهار دهم تا سه جرم خورشیدی باشد جاذبه، آن را فراتر از مرحله کوتوله سفید متراکم می‌کند تا این که پروتون‌ها و الکترون‌ها برای تشکیل نوترون‌ها به یکدیگر فشرده شوند. این نوع شیء آسمانی ستاره نوترونی نامیده می‌شود. وقتی که شعاع ستاره‌ای ده کیلومترباشد، انقباضش متوقف می‌شود. برخی از ستارگان نوترونی در زمین به شکل تپ اختر شناسایی می‌شوند که با چرخش خود، دو نوع اشعه منتشر می‌کنند.
برای این که تصور بهتری از یک ستاره نوترونی در ذهنتان بوجود بیاید، می‌توانید فرض کنید که تمام جرم خورشید در مکانی به وسعت یک شهر جا داده شده‌است. یعنی می‌توان گفت: یک قاشق از ستاره نوترونی یک میلیارد تن جرم دارد. به اضافه اینکه سرعت چرخش این ستاره‌ها به دور خودشان تا هفتصد دور در ثانیه هم می‌رسد و این چرخش با روند بسیار بسیار آهسته کند می‌شود. به عنوان مثال ستاره نوترونی که در هر ثانبه یک دور می‌زند پس از صد سال در هر یک ثانیه یک دور می‌زند، به عبارت دیگر پس از یک میلیون سال هر یک ممیز سه دهم ثانیه یک دور می‌زند.
این ستارگان هنگام انفجار برخی از ابرنواختر‌ها را بوجود می‌آیند. پس از انفجار یک ابرنواختر ممکن است به خاطر فشار بسیار زیاد حاصل از آن مواد پخش شده ساختار اتمی همه عناصر شیمیایی شکسته شود و تنها اجزای بنیادی بر جای بمانند.
بیشتر دانشمندان عقیده دارند که جاذبه و فشار بسیار زیاد باعث فشرده شدن پروتون‌ها و الکترون‌ها به درون یکدیگر می‌شوند که خود سبب به وجود آمدن توده‌های متراکم نوترونی خواهد شد. عده کمی نیز معتقدند که فشردگی پروتون‌ها و الکترون‌ها بسیار بیش از اینهاست و این باعث می‌شود که تنها کوارک‌ها باقی بمانند؛ و این ستاره کوارکی متشکل از کوارک‌های بالا و پایین و نوع دیگری از کوارک که از بقیه سنگین‌تر است خواهد بود که این کوارک تا کنون در هیچ ماده‌ای کشف نشده‌است.
از آنجا که اطلاعات در مورد ستارگان نوترونی اندک است در سال‌های اخیر تحقیقات زیادی بر روی این دسته از ستارگان انجام شده‌است.
در اواخر سال 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 اکسو انجام داد. این گروه برای مطالعه این ستاره دو تایی که در فاصله سی هزار سال نوری از زمین قرار دارد. از یک ماهواره مجهز به اشعه ایکس بهره برد. هدف این تحقیق تعیین ساختار ستاره نوترونی با استفاده از تأثیرات جاذبه زیاد ستاره بر روی نور بود.
با توجه به نظریه نسبیت عام نوری که از یک میدان جاذبه زیاد عبور کند، مقداری از انرژی خود را از دست می‌دهد. این کاهش انرژی به صورت افزایش طول موج نور نمود پیدا می‌کنند. به این پدیده انتقال به قرمز می‌گویند.
این گروه برای نخستین بار انتقال به قرمز نور گذرنده از اتمسفر بسیار بسیار نازک یک ستاره نوترونی را اندازه‌گیری کردند. جاذبه عظیم ستاره نوترونی باعث انتقال به قرمز نور می‌شود که میزان آن به مقدار جرم ستاره و شعاع آن بستگی دارد. تعیین مقادیر جرم و شعاع ستاره می‌تواند محققان را در یافتن فشار درونی ستاره یاری کند. با آگاهی از فشار درونی ستاره منجمان می‌توانند حدس بزنند که داخل ستاره نوترونی فقط متشکل از نوترونهاست یا ذرات ناشناخته دیگر را نیز شامل می‌شود.
این گروه تحقیقاتی پس از انجام مطالعات و آزمایش‌ها خود دریافتند که این ستاره تنها باید از نوترون تشکیل شده باشد؛ و در حقیقت طبق مدل‌های 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 هسته‌ای که بر اثر جذب ستاره همدم توسط ستاره نوترونی ایجاد می‌شود. همان منبع مورد نیاز برای تولید اشعه ایکس بود. ستاره نوترونی به سبب جرم زیاد و به طبع آن جاذبه قوی، مواد ستاره همدم را به سوی خود جذب می‌کرد. طیف پرتو‌های ایکس تولید شده پس از عبور از جو بسیار کم ستاره نوترونی که از اتم‌های آهن فوق یونیزه شده تشکیل شده بود توسط ماهواره XMM-نیوتن مورد بررسی قرار گرفتند.
نکته قابل توجه این است که در آزمایش‌های قبلی که توسط گروه دیگری انجام شده بود تحقیقات بر روی ستاره‌ای متمرکز بود که میدان مغناطیسی بزرگی داشت و چون میدان مغناطیسی نیز بر روی طیف نور تأثیر گذار است تشخیص اثر نیروی جاذبه ستاره بر روی طیف نور به طور دقیق امکان‌پذیر 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.