ستاره نوترونی

هنگامی که ستاره پر جرمی به شکل ابر نواختر منفجر می شود، شاید هسته اش سالم بماند. اگر هسته بین 4/1 تا 3 جرم خورشیدی باشد، جاذبه آن را فراتر از مرحله کوتوله سفید متراکم می کند تا این که و الکترونها برای تشکیل نوترونها به یکدیگر فشرده شوند. این نوع شیء سماوی ستاره نوترونی نامیده می شود. وقتی که قطر ستاره ای 10 کیلومتر (6مایل) باشد، انقباضش متوقف می شود. برخی از ستارگان نوترونی در زمین به شکل تپنده شناسایی می شوند که با چرخش خود، 2 نوع اشعه منتشر می کنند.


برای این که تصور بهتری از یک ستار? نوترونی در ذهنتان بوجود 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 ستار? نوترونی یک میلیارد تن جرم دارد.
این ستارگان هنگام انفجار برخی از ابرنواخترها بوجود می آیند. پس از انفجار یک ابرنواختر ممکن است به خاطر فشار بسیار زیاد حاصل از رمبش مواد پخش شده ساختار اتمی همه ی عناصر شیمیایی شکسته شود و تنها اجزای بنیادی بر جای بمانند.

اکثر دانشمندان عقیده دارند که جاذبه و فشار بسیار زیاد باعث فشرده شدن پروتونها و الکترونها به درون یکدیگر می شوند که خود سبب به وجود آمدن توده های متراکم نوترونی خواهد شد. عد? کمی نیز معتقدند که فشردگی پروتونها و الکترونها بسیار بیش از اینهاست و این باعث می شود که تنها کوارک ها باقی بمانند. و این ستاره کوارکی متشکل از کوارکهای بالا و پایین (Up & down quarks)و نوع دیگری از کوارک که از بقیه سنگین تر است خواهد بود که این کوارک تا کنون در هیچ ماده ای کشف نشده است.
از آنجا که اطلاعات در مورد ستارگان نوترونی اندک است در سالهای اخیر تحقیقات زیادی بر روی این دسته از ستارگان انجام شده است.
در اواخر سال 2002 میلادی.. یک تیم تحقیقاتی وابسته به ناسا به سرپرستی خانم J. Cotton مطالعاتی را در مورد یک ستار? نوترونی به همراه یک ستار? همدم به نام 0748676 EXOا نجام داد. این گروه برای مطالعه ی این ستار? دو تایی که در فاصله ی 30000 سال نوری از زمین قرار دارد.. از یک ماهوار? مجهز به اشعه ایکس بهره برد.( این ماهواره متعلق به آزانس فضایی اروپاست و XMMX- ray Multi Mirror نیوتن نام دارد)
هدف این تحقیق تعیین ساختار ستار? نوترونی با استفاده از تأثیرات جاذبه ی زیاد ستاره بر روی نور بود.
با توجه به نظریه ی نوری که از یک میدان جاذبه ی 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 اولین بار انتقال به قرمز نور گذرنده از اتمسفر بسیار بسیار نازک یک ستار? نوترونی را اندازه گیری کردند. جاذبه ی عظیم ستار? نوترونی باعث انتقال به قرمز نور می شود که میزان آن به مقدارجرم 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 ستار? نوترونی فقط متشکل از نوترونهاست یا ذرات ناشناخته ی دیگر را نیز شامل می شود.
این گروه تحقیقاتی پس از انجام مطالعات و آزمایشات خود دریافتند که این ستاره تنها باید از نوترون تشکیل شده باشد. و در حقیقت طبق مدلهای کوارکی ذر? دیگری جز نوترون در آن وجود ندارد.
درحین 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 ستار? همدم توسط ستار? نوترونی ایجاد می شود.. همان منبع مورد نیاز برای تولید اشعه ی ایکس بود. (ستار? نوترونی به سبب جرم زیاد و به طبع آن.. جاذبه ی قوی.. مواد ستار? همدم را به سوی خود جذب می کرد.) طیف پرتوهای X تولید شده.. پس از عبور از جو بسیار کم ستار? نوترونی که از اتم های آهن فوق یونیزه شده تشکیل شده بود توسط ماهوار? XMM-نیوتن مورد بررسی قرار گرفتند.
نکته ی قابل توجه این است که در آزمایشهای 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 تأثیر گذار است تشخیص اثر نیروی جاذبه ی ستاره بر روی طیف نور به طور دقیق امکان پذیر نبود. ولی ستار? موردنظر در پروژ? بعدی (که آن را توضیح دادیم) دارای میدان مغناطیسی ضعیفی بود که اثر آن از اثر نیروی جاذبه قابل تشخیص بود.