ستاره شناسان کم جرم ترین منظومه ستاره نوترونی دوگانه تا به امروز را کشف کردند

ویرایش شده توسط گابی کلارک، بررسی توسط رابرت ایگان

این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

ستارگان نوترونی، بقایای بسیار متراکم ستارگان عظیمی که در پایان عمر خود منفجر شدند، به طور گسترده ای از اجرام اخترفیزیکی مورد مطالعه قرار می گیرند. برخی از این ستارگان که به عنوان تپ اختر شناخته می شوند، پرتوهایی از امواج رادیویی را می چرخند و به بیرون می فرستند و به نظر می رسند که با عبور پرتوها از کنار زمین، ضربان دارند.

طبق نظریه نسبیت عام انیشتین، ستارگان نوترونی در حال چرخش باید امواجی را در فضازمان ساطع کنند که به عنوان امواج گرانشی شناخته می شوند. اتلاف انرژی حاصله باید به تدریج جفت‌های ستاره نوترونی را به هم نزدیک‌تر کند و زمان تکمیل هر مدار را کوتاه‌تر کند.

محققان آکادمی علوم چین، آزمایشگاه کلیدی دولتی نجوم و فناوری رادیویی در پکن و سایر موسسات دانشگاهی در چین با مطالعه PSR J1856-0039، یک سیستم ستاره نوترونی دوگانه (DNS) که با استفاده از تلسکوپ رادیویی کروی با دیافراگم پانصد متری در چین (FAST) کشف شد، این پیش‌بینی را آزمایش کردند.

یافته‌های آن‌ها که در مقاله‌ای در Physical Review Letters منتشر شد، نشان می‌دهد که این منظومه دارای جرم ترکیبی غیرمعمول کم است و مدار کوچک شدن آن با پیش‌بینی‌های نسبیت عام مطابقت دارد.

جین لین هان، یکی از نویسندگان مقاله، به Phys.org گفت: "ما در حال انجام یک بررسی تپ اختر با استفاده از FAST هستیم و تا به امروز تقریبا 900 تپ اختر را کشف کرده ایم." "در این میان، PSR J1856-0039 به عنوان یک کشف مهم برجسته است. برای اولین بار در 4 مه 2020 شناسایی شد. مشاهدات بعدی FAST نشان داد که این یک سیستم ستاره نوترونی دوگانه (DNS) با دوره مداری 2.36 ساعت است - دومین کوتاه ترین شناخته شده در بین سیستم های DNS تایید شده."

PSR J1856-0039، که برای اولین بار توسط FAST در سال 2020 شناسایی شد، دارای مدار بسیار فشرده و اثرات قابل اندازه گیری است که توسط نسبیت عام پیش بینی شده است. این ویژگی ها آن را به یک سیستم ارزشمند برای آزمایش نظریه تبدیل می کند.

هان گفت: «در طول پنج سال گذشته، پایش زمان‌بندی طولانی‌مدت اندازه‌گیری دقیق سه پارامتر مداری پس از کپلری را ممکن کرده است. "از این‌ها، ما جرم‌های مجزای هر دو ستاره نوترونی را تعیین کرده‌ایم و دریافتیم که جرم ترکیبی آنها کمترین جرمی است که تاکنون برای هر سیستم DNS اندازه‌گیری شده است. در این مقاله، این نتایج را ارائه می‌کنیم و مفاهیم آنها را برای تشکیل ستاره‌های نوترونی و تکامل دوتایی مورد بحث قرار می‌دهیم."

FAST یک تلسکوپ رادیویی بزرگ است که در فرورفتگی داودانگ، یک حوضه طبیعی در جنوب غربی چین قرار دارد. ستاره شناسان PSR J1856-0039 را در 17 جلسه بین سال های 2020 و 2025 مشاهده کردند و 253 اندازه گیری از زمان رسیدن پالس را استخراج کردند.

هان توضیح داد: «حساسیت استثنایی FAST تشخیص نسبت سیگنال به نویز بالا (S/N) این منبع نسبتا ضعیف را امکان‌پذیر می‌سازد - میانگین چگالی شار آن تقریبا 0.1 mJy است، اگرچه تنوع جلسه به جلسه را نشان می‌دهد. "تحلیل زمان‌بندی با استفاده از نرم‌افزار زمان‌بندی تپ‌اختری Tempo2 انجام شد. قبل از مدل‌سازی زمان‌بندی، داده‌های FAST را برای پلاریزاسیون ابزاری و پاسخ باند با استفاده از PSRCHIVE به دقت کالیبره کردیم."

با اندازه‌گیری زمانی که پالس‌های رادیویی تپ‌اختر به FAST رسیدند، تیم چرخش تپ‌اختر و حرکت آن را در اطراف همراهش ردیابی کرد. تغییرات در زمان رسیدن پالس ها سه اثر را نشان داد: کوتاه شدن دوره مداری، چرخش تدریجی نزدیکترین نقطه مدار و یک تغییر زمان اندک به نام تاخیر انیشتین.

محققان از این اندازه‌گیری‌ها در کنار نسبیت عام برای تخمین جرم هر ستاره و مقایسه انقباض مداری مشاهده‌شده با نرخ پیش‌بینی‌شده استفاده کردند. آنها همچنین زمان احتمال ادغام ستارگان را تخمین زدند.

هان گفت: «ما به‌طور مکرر هم خط لوله کاهش داده‌ها و هم راه‌حل زمان‌بندی را اصلاح کردیم و به یک مدل زمان‌بندی بسیار دقیق ختم شد.» این دقت اندازه‌گیری قوی سه پارامتر پس از کپلری - نقطه مشتق دوره مداری (Porb)، سرعت پیشروی پریاسترون (نقطه-امگا) و تأخیر انیشتین (گاما) - در چارچوب نسبیتی عام دامور-دروئل (DDGR) اجرا شده در Tempo را ممکن کرد.

به گفته محققان، PSR J1856-0039 در بین سیستم‌های ستاره‌ای دوگانه نوترونی تایید شده از نظر قدرت اثرات نسبیتی در رتبه دوم قرار دارد. این آن را به سیستمی امیدوارکننده برای آزمایش‌های بیشتر نسبیت عام تبدیل می‌کند.

هان گفت: «این سیستم به دلیل مدار فشرده، شیب مطلوب و دقت زمان‌بندی استثنایی، دارای بالاترین پتانسیل برای تشخیص اثر لنز-تیرینگ (کشش فریم) است. کمترین جرم کل اندازه‌گیری‌شده تا به امروز در میان تمام سیستم‌های DNS را میزبانی می‌کند – خاصیتی که دلالت بر ادغام آن دارد احتمالا یک ستاره نوترونی عظیم به جای یک سیاه‌چاله تولید می‌کند و بینش منحصربه‌فردی را در رابطه با معادله حالت ماده فوق چگال ارائه می‌دهد.

محققان تخمین می زنند که این دو ستاره نوترونی تقریبا در 82 میلیون سال با هم ادغام خواهند شد. این ادغام می‌تواند یک ستاره نوترونی پایدار تولید کند، اگرچه باقیمانده ممکن است در عوض پس از کند شدن چرخش آن به یک سیاه‌چاله سقوط کند. هان و همکارانش قصد دارند به ردیابی سیستم ادامه دهند تا بررسی کنند که چگونه چرخش یک ستاره نوترونی بر مدار آن تأثیر می گذارد و این تأثیر می تواند در مورد ماده درون ستاره های نوترونی نشان دهد.

هان افزود: «ما به زمان‌بندی طولانی‌مدت این سیستم ارزشمند ادامه می‌دهیم تا اثرات نسبیتی آن را بهتر درک کنیم و پارامترهای پسا کپلری بیشتری را اندازه‌گیری کنیم». "به ویژه، ما امیدواریم که بتوانیم اثر جهش عدسی-تیرینگ و سپس لحظه اینرسی ستاره نوترونی را اندازه گیری کنیم، که می تواند به اولین تعیین وضعیت ماده در ستارگان نوترونی منجر شود. این کار دشوار و طولانی مدت خواهد بود، احتمالا 10 سال طول می کشد، و توسط دکتر زونگلین یانگ پسادکتر من انجام خواهد شد."

توسط نویسنده ما اینگرید فادلی، ویرایش شده توسط گابی کلارک، و بررسی و بررسی واقعیت توسط رابرت ایگان برای شما نوشته شده است - این مقاله نتیجه کار دقیق انسانی است. ما برای زنده نگه داشتن روزنامه نگاری علمی مستقل به خوانندگانی مانند شما متکی هستیم. اگر این گزارش برای شما مهم است، لطفا یک کمک مالی (به ویژه ماهانه) در نظر بگیرید. به عنوان تشکر، یک حساب کاربری بدون آگهی دریافت خواهید کرد.

Z. L. Yang و همکاران، اثرات نسبیتی سیستم ستاره دوگانه نوترونی PSR J1856-0039 در مدار فشرده 2.36 ساعته، نامه‌های بازبینی فیزیکی (2026). DOI: 10.1103/hmjp-htd1. در arXiv : arxiv.org/abs/2607.27333

اطلاعات مجله: Physical Review Letters , arXiv

روزنامه نگار آزاد با لیسانس روانشناسی و کارشناسی ارشد روزنامه نگاری بین المللی. از سال 2018 هوش مصنوعی، رباتیک، علوم اعصاب و اخترفیزیک را پوشش می دهد. نمایه کامل →

کارشناسی ارشد زبان انگلیسی، ویرایشگر کپی از سال 2021 با تجربه در آموزش عالی و محتوای بهداشتی. تقدیم به اخبار معتبر علمی. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →