فاجعه‌ی کیهانی: ذرات بنیادی در رقصِ سیاه‌چاله، داغ‌تر از خورشید!

بازدید از حرارتِ ذراتِ بنیادی در پیِ تصادفِ ستاره‌های نوترونی

دماهای ذراتِ بنیادی در درخشش رادیواکتیوِ ناشی از برخوردِ دونوع ستارهٔ نوترونی و تولدِ یه سیاه‌چاله مشاهده شده. این قضیه، برای اولین بار، زمینهٔ اندازه‌گیریِ ویژگی‌های میکروسکوپی و فیزیکی در این رویدادهای کیهانی رو فراهم کرده. هم‌زمان، این کشف نشون میده که چه‌طور مشاهداتِ لحظه‌ای می‌تونن نمایانگر شیئی ‌باشن که در طولِ زمان، کشیده‌ شده. این کشف توسط دانشمندانِ اخترفیزیک از مؤسسه‌ی نیلز بور در دانشگاه کپنهاگ انجام شده و در نشریه‌ی بین‌المللیِ «اخترشناسی و اخترفیزیک» به چاپ رسیده.

روشِ نوینِ مشاهده و ساختِ عناصرِ سنگین

برخوردِ دو ستاره‌ی نوترونی، کوچیک‌ترین سیاه‌چاله‌ای که تا حالا دیده شده رو به وجود آورده. این تصادفِ کیهانی، علاوه بر تولدِ یه سیاه‌چاله، به ایجادِ یه گوی آتشین منجر شد که با سرعتی نزدیک به سرعتِ نور داره پخش میشه. در روزهای بعد، این شیء با درخششی معادل با صدها میلیون خورشیدِ درخشان بود. این شیءِ درخشان که بهش کیلونووا میگن، به خاطر انتشارِ مقدارِ زیادی تابش که از تجزیه‌ی عناصرِ سنگین و رادیواکتیو که در انفجار به وجود اومدن، این‌قدر روشنه.

با ترکیبِ اندازه‌گیری‌های نورِ کیلونووا که با تلسکوپ‌های مختلف در سرتاسرِ جهان انجام شده، یه تیمِ بین‌المللی از محققان، که مرکز «طلوع کیهانی» در مؤسسه‌ی نیلز بور رهبریشونو به عهده داره، تونستن به درکِ بهتری از ماهیتِ مرموزِ این انفجار برسن و به جوابِ یه سؤالِ قدیمیِ اخترفیزیکی نزدیک‌تر بشن: عناصرِ سنگین‌تر از آهن از کجا اومدن؟

نقش رصدخونه‌ها در مشاهدات جهانی

رصدخونه‌های مختلف در سرتاسرِ دنیا در این مشاهدات شرکت کردن. «این انفجارِ اخترفیزیکی، ساعت‌به‌ساعت به شکلِ خیلی چشم‌گیری داره گسترش پیدا میکنه، پس هیچ تلسکوپِ واحدی نمی‌تونه کلِ ماجرا رو دنبال کنه. زاویهٔ دیدِ تلسکوپای مختلف به این رویداد، به‌ خاطرِ چرخشِ زمین، محبوس میشه. اما با ترکیبِ اندازه‌گیری‌های به‌دست اومده از استرالیا، آفریقای جنوبی و تلسکوپ فضایی هابل، می‌تونیم پیشرفتِ این اتفاقُ با جزئیاتِ فراوان پیگیری کنیم. ما نشون میدیم که کل، بزرگ‌تر از مجموعِ داده‌های جداگانه‌اس» اینا رو آلبرت اسنپن، دانشجوی دکترا در مؤسسه‌ی نیلز بور و سرپرست این مطالعه‌ی جدید، میگه.

انفجاری شبیه به جهانِ بعد از بیگ‌بنگ

بلافاصله بعد از تصادف، دمای موادِ ستاره‌ایِ خُرد شده به میلیاردها درجه می‌رسه.

گرمای شدید و ساختِ عناصرِ سنگین

این دماها هزار برابر از مرکز خورشید داغ‌ترن و با دمای جهان فقط یه ثانیه بعد از بیگ‌بنگ قابل مقایسه‌ان. این‌جور دماهای شدیدی باعث میشه که الکترون‌ها به هسته‌های اتم‌ها نچسبن و در عوض، تو یه پلاسمای به اصطلاح یونیزه، شناور بمونن. الکترون‌ها تو این فضا، یه جورایی دارن «رقص» می‌کنن. اما در دقایق، ساعت‌ها و روزای بعد، ماده‌ی ستاره‌ای سرد میشه، درست مثل کلِ جهان بعد از بیگ‌بنگ.

اثرِ انگشتِ استرانسیم؛ شواهدی از ساختِ عناصرِ سنگین حدود 370,000 سال بعد از بیگ‌بنگه. تو این زمان، جهان به اندازه‌ی کافی سرد شده بود که الکترون‌ها بتونن به هسته‌های اتم‌ها بچسبن و اتم‌های اولیه رو بسازن. نور، حالا می‌تونست به‌راحتی تو جهان حرکت کنه، چون دیگه به وسیله‌ی الکترون‌های آزاد مسدود نمیشد. این یعنی اولین نوری که می‌تونیم تو تاریخِ جهان ببینیم، به اصطلاح «تابشِ زمینه‌ایِ کیهانی» هستش – نوری که پس‌زمینه‌ی دوردستِ آسمونِ شب رو تشکیل میده.

فرآیندهای مشابه در انفجار ستاره‌ای

یه فرآیندِ مشابه، شاملِ پیوستنِ الکترون‌ها به هسته‌های اتمی، الان تو ماده‌ی ستاره‌ایِ انفجار قابل دیدنه. یکی از نتایجِ قابل لمسِ این فرآیند، دیدنِ عناصرِ سنگینی مثل استرانسیم و ایتریم هستش. این عناصر به‌راحتی قابل شناسایی‌ان، اما احتمالاً خیلی از عناصرِ سنگینِ دیگه هم که ما از منبع‌شون مطمئن نبودیم، تو این انفجار به وجود اومدن.

راسموس دامگارد، دانشجوی دکترا در مرکزِ Cosmic DAWN و یکی از نویسنده‌های این مطالعه میگه: «ما الان می‌تونیم لحظه‌ای رو ببینیم که هسته‌های اتمی و الکترون‌ها تو درخششِ بعد از انفجار با هم یکی می‌شن. برای اولین بار، داریم تشکیلِ اتم‌ها رو می‌بینیم و می‌تونیم دمای ماده رو اندازه‌گیری کنیم و فیزیکِ میکروسکوپیِ این انفجارِ دوردست رو ببینیم. این مثل تحسینِ سه تابشِ زمینه‌ایِ کیهانیه که از همه‌جا دور و بر ماست؛ اما اینجا، ما می‌تونیم همه‌چیزُ از بیرون ببینیم. ما قبل از ساختن اتم‌ها، در حینِ ساختن‌شون و بعد از اون لحظه رو مشاهده می‌کنیم.»

کاسپر هاینتز، نویسنده‌ی همکار و استادیار در موسسه نیلز بور ادامه میده: «ماده اون‌قدر سریع پراکنده میشه و به سرعت بزرگ میشه که گذرِ نور از انفجار، ساعت‌ها طول می‌کشه. به همین خاطر، فقط با دیدنِ انتهایِ دوردستِ توپِ آتش می‌تونیم به تاریخِ انفجار نگاه کنیم. نزدیک‌تر به ما، الکترون‌ها به هسته‌های اتمی چسبیدن، اما در طرفِ دیگه، تو سمتِ دوردستِ سیاه‌چاله‌ی تازه متولد شده، حال هنوز فقط آینده است.»