دانش‌آموز دبیرستانی به کشفی جالب در مورد ستاره‌های نوترونی دست یافت

در سراسر جهان اخترفیزیکدانان در حال بررسی امواج گرانشی هستند که هنگام برخورد سیاهچاله‌های دوردست یا ستارگان نوترونی به سمت زمین می‌آیند و یکی از این اخترفیزیکدانان “کریستین یه” (Christine Ye)، دانش‌آموزی ۱۷ ساله از دبیرستان “ایستلیک” (Eastlake) در حومه سیاتل است.

به گزارش ایسنا و به نقل از اسپیس، کار “کریستین” بر امواج گرانشی که در آن به بررسی امواج ایجاد شده در فضا-زمان بر اثر برخورد یک سیاهچاله و یک ستاره نوترونی پرداخت، جایگاه اول در رقابت سراسری “Regeneron Science Talent Search” را برای او به ارمغان آورد. این مسابقه علمی معتبر، دانشمندان جوان آینده‌داری را شناسایی می‌کند که در حال توسعه ایده‌هایی برای حل ضروری‌ترین چالش‌های جامعه هستند.

علاقه او به نجوم از دوران راهنمایی آغاز شد؛ زمانی که او پروژه‌ای با موضوع نجوم در یک نمایشگاه علمی منطقه‌ای انجام داد. او که می‌خواست بیشتر در این مورد به جستجو بپردازد، با گروهی از محققان دانشگاه واشنگتن ملاقات کرد که از رصدخانه نانوهرتز (Nanohertz) آمریکای شمالی برای بررسی امواج گرانشی استفاده می‌کردند.

در ابتدا کار او بسیار ساده بود. “کریستین”‌ باید داده‌های به دست آمده از رصد امواج گرانشی را بررسی می‌کرد. اما هرچه بیشتر به این داده‌ها نگاه می‌کرد، بیشتر توجهش به ستاره‌های نوترونی و تپ‌اخترها جلب می‌شد.

ستاره‌های نوترونی هسته‌ی فروپاشیده ستاره‌های پرجرمی هستند که به پایان عمر خود رسیده‌اند و تَپ‌اخترها ستاره‌های نوترونی چرخانی هستند که با سرعت بسیار زیادی دوران می‌کنند و پالس‌های مداومی از انرژی تابشی به همراه خطوط میدان مغناطیسی قوی از خود منتشر می‌کنند.

سیاهچاله‌ها از جمله رصدهای معمول در رصدخانه‌های امواج گرانشی هستند، اما رصدخانه‌هایی مانند رصدخانه امواج گرانشی تداخل‌سنج لیزری (LIGO) و آشکارساز اروپایی ویرگو (Virgo) قادر به رصد ستاره‌های نوترونی نیز هستند. مشکل اینجاست که ستاره‌های نوترونی جرم کمتری نسبت به سیاهچاله‌ها دارند. در نتیجه هنگامی که این دو جرم با یکدیگر برخورد می‌کنند، امواج به وجود آمده از آن‌ها به اندازه کافی برای رصد از زمین پر قدرت نیست.

با این وجود “کریستین” شروع به بررسی داده‌ها کرد. او منظومه‌های ستاره‌ای دوتایی، نحوه تشکیل، مرگ و تبدیل شدن آن‌ها به سیاهچاله و ستاره نوترونی را شبیه‌سازی کرد. او می‌خواست بداند آیا این شبیه‌سازی‌ها می‌توانند امواج گرانشی که پیش‌تر اخترفیزیکدانان رصد کرده‌اند را بازتولید کنند یا خیر.

ستاره‌شناسان تعداد زیادی ستاره نوترونی و سیاهچاله رصد کرده‌اند، اما پرجرم‌ترین ستاره‌های نوترونی رصد شده هنوز از بیشتر سیاهچاله‌های کشف شده کم جرم‌تر هستند.

اخترفیزیکدانان این اختلاف را شکاف جرم (mass gap) می‌نامند که محدوده آن بین ۲.۵ تا ۵ برابر جرم خورشید است.

زمانی که “کریستین یه” برخورد ستاره‌های نوترونی با سیاهچاله‌ها را شبیه‌سازی کرد، ستاره‌های نوترونی را در آن به صورت چرخان قرار داد. به طور معمول بسیاری از ستاره‌های نوترونی از جمله تپ‌اخترها دوران می‌کنند. او دریافت که یک ستاره نوترونی در حال دوران می‌تواند جرمی بیش‌تر از ستاره‌های نوترونی معمولی داشته و بسیار پر جرم‌تر باشد و در محدوده شکاف جرم قرار بگیرد. البته جرم آن همچنان از سیاهچاله‌ها کمتر خواهد بود.

تحقیق “کریستین یه”‌ در مرحله پیش‌چاپ قرار دارد و به‌زودی منتشر خواهد شد.