برخورد دو ستاره نوترونی در کهکشان

دانشمندان در مقاله خود که در مجله The Astrophysical Journal Letters چاپ شده نوشته‌اند: منبع GW190425، نشان‌دهنده یک سیستم ستاره‌ای قبلا کشف‌ نشده است. اولین مورد از شناسایی برخورد دو ستاره نوترونی به سال 2017 برمی‌گردد که داده‌های ارزشمند زیادی را در اختیار دانشمندان قرار داد.

Jo van den Brand، فیزیکدان از دانشگاه Maastricht هلند و سخنگوی رصدخانه LIGO گفته است: ما برای دومین بار برخورد دو ستاره نوترونی را در یک سیستم دوتایی شناسایی کردیم که تاییدکننده رویداد سال 2017 است؛ رویدادی که دو سال پیش آغازگر عصر جدیدی در علم ستاره‌شناسی بود.

با این‌حال تفاوت‌هایی بین این دو برخورد وجود دارد. برخلاف مورد اول (با نام GW170817) زمانی که دو ستاره نوترونی GW190425 به هم برخورد کردند، هیچ نوری شناسایی نشد. علت آن هم این بود که از یک طرف ستاره‌ها خیلی از ما دور بودند و از طرف دیگر یکی از دو آشکارگر LIGO خاموش بوده است. این دو عامل باعث شده تا امکان شناسایی سیگنال توسط آشکارگر Virgo وجود نداشته باشد.

همین امر، ردیابی نقطه شروع سیگنال را با دشواری مواجه کرد و باعث شد تا ستاره‌شناسان ناحیه‌‌ای را احتمال می‌دادند سیگنال از آنجا نشات گرفته است را محدودتر کنند؛ ناحیه‌ای که حدود ۲۰ درصد آسمان را پوشش می‌داد.

اما بد نیست بدانید که دانشمندان در صورت نبود داده‌های نوری، می‌توانند با استفاده از سیگنال امواج گرانشی پی به جرم، جهت و نحوه چرخش اجرام برخوردکننده ببرند. تیم تحقیق براساس این امواج گرانشی کشف کردند که این دو ستاره‌های نوترونی سیستم دوتایی مذکور، جرمی معادل ۱.۴ و ۲ برابر جرم خورشید داشته‌اند.

Susan Scott، فیزیکدان از دانشگاه ملی استرالیا می‌گوید: ما با دانستن جرم کل این سیستم دوتایی که چیزی در حدود ۳.۴ برابر جرم خورشید ما می‌شد، بسیار شگفت‌زده شدیم؛ چراکه این عدد بسیار بیشتر از جرمی است که سیستم‌های دوتایی نوترونی موجود در کهکشان راه شیری ما دارند. این موضوع، احتمالات دیگری را پیش کشید و آن اینکه سیستم دوتایی مذکور کاملا متفاوت از مواردی که در کهکشان راه شیری کشف شده‌اند شکل گرفته است، و همچنین سیستم‌های دوتایی‌ای مثل این، ممکن است توسط رصدهای تلسکوپی کنونی ما قابل شناسایی نباشند.

دو ستاره نوترونی برخورد کننده در رویداد GW170817، جرمی حدود ۱.۱ و ۱.۶ برابر جرم خورشید داشتند که توده‌ای به جرم ۲.۷ برابر جرم خورشید را تشکیل می‌دادند.

گرچه ما برخوردهای نوترونی زیادی را کشف نکرده‌ایم، اما ستاره‌شناسان در حال حاضر ۱۷ سیستم دوتایی ستاره نوترونی را در داخل کهکشان راه شیری شناسایی کرده‌اند که سنگین‌ترین‌شان حدود ۲.۹ برابر جرم خورشید وزن دارد.

این یافته‌ها می‌تواند به دانشمندان کمک کنند تا بدانند ستاره‌های نوترونی دوتایی چگونه شکل گرفته‌اند. دو احتمال در این‌رابطه وجود دارد: یا دو ستاره، باهم متولد شده و باهم زندگی کرده و مرده‌اند؛ یا اینکه بعدا در طول زندگی خود در مدار همدیگر گرفتار شده‌اند. مشخص نیست که کدامیک از این دو احتمال در مورد دوتایی GW190425 صادق است، اما انجام مدلسازی‌ها می‌تواند اطلاعات بیشتری را در این زمینه در اختیار ما قرار دهد.

ستاره‌های نوترونی و سیاه چاله‌ها بقایای فوق‌سنگین یک ستاره مرده هستند، اما ما هرگز یک سیاه چاله کوچک‌تر از ۵ برابر جرم خورشید یا یک ستاره نوترونی بزرگ‌تر از ۲.۵ برابر جرم خورشید را تابه‌حال شناسایی نکرده‌ایم.

ما هنوز نمی‌دانیم که آیا برخورد GW190425 منجر به یک سیاه چاله کوچک شده یا یک ستاره نوترونی بزرگ‌تری را پدیده آورده است. اما مطالعه جرم ایجادشده در برخورد GW170817 می‌تواند پاسخ بسیاری از این سوالات را بدهد.