ستاره‌های مرده: درخشش دوباره و نقش جاذبه در آن

محققان نشان داده‌اند که ستارگان مرده ممکن است از طریق خود نیروی گرانش برق‌های شدیدی از نور تولید کنند. درک این پدیده می‌تواند بینش‌های جدیدی را درباره برخی از بزرگترین و مرموزترین انفجارهای جهان آشکار کند.

ستاره های نوترونی از عجیب ترین اجرام جهان هستند. این هسته‌های فروپاشیده ستارگان پرجرم به‌طور باورنکردنی چگالی دارند و جرم بیشتری نسبت به کل خورشید فشرده‌شده در حجم یک شهر دارند. آنها تقریباً به طور کامل از نوترون های متصل به هم ساخته شده اند – اساساً ستاره های نوترونی بزرگترین هسته های اتمی در کیهان هستند. به دلیل این چگالی باورنکردنی، آنها کشش گرانشی دارند که فقط سیاهچاله ها از آن فراتر می روند. گرانش آن‌ها به اندازه‌ای قوی است که نور را به مدارهای اطراف ستاره می‌کشد و اجسام مجاور را تا نزدیک به سرعت نور شتاب می‌دهد.

ستارگان نوترونی علی‌رغم نامشان، کاملاً خنثی نیستند. آنها مقداری بار الکتریکی را حفظ می‌کنند و به همراه چرخش سریع ستاره – که سریع‌ترین آنها حتی سریع‌تر از یک مخلوط‌کن آشپزخانه می‌چرخد – می‌توانند میدان‌های مغناطیسی بسیار بزرگی را ایجاد کنند؛ به طوری که در برخی موارد، این میدان‌ها قوی‌ترین میدان‌های مغناطیسی در جهان هستند.

ترکیب میدان‌های مغناطیسی قوی و محیط گرانشی فوق‌العاده قدرتمند می‌تواند منجر به پدیده‌های عجیب و جدیدی در فیزیک شود. محققان در مقاله‌ای که در ژوئن به پایگاه داده پیش‌چاپ arXiv بارگذاری شده، به توضیح این موضوع پرداخته‌اند، اما هنوز این مقاله مورد بررسی همتایان قرار نگرفته است.

یکی از احتمالات جدید جالبی که محققان بررسی کردند، توانایی ستارگان نوترونی در انتشار انفجارهای کوتاه و عظیم نور است که توسط خود گرانش نیرو می گیرد. فلاش ها از پدیده ای به نام رزونانس بهره می برند که در آن مکانیسم ماشه ای انرژی را با فرکانس مناسب به سیستم پمپاژ می کند تا به تقویت خود ادامه دهد. رزونانس در سراسر فیزیک ظاهر می شود. شاید آشناترین نمونه، سیم گیتار باشد: هنگامی که آن را می‌کنید، با بدنه گیتار رزونانس برقرار می‌کند تا به‌طور چشمگیری صدای خود را تقویت کند.

در مورد ستاره‌های نوترونی، میدان‌های مغناطیسی قوی اطراف آن‌ها تعداد زیادی فوتون تولید می‌کنند که بیت‌های اساسی نور هستند. معمولاً این فوتون‌ها پراکنده می‌شوند و به درخشش کلی ستاره نوترونی اضافه می‌کنند.

اما ستاره نوترونی که به سرعت در حال چرخش است می تواند امواج گرانشی ایجاد کند که موج هایی در بافت فضا-زمان هستند. ستاره شناسان قبلا امواج گرانشی را از برخورد سیاهچاله ها و ستاره های نوترونی شناسایی کرده اند، اما این امواج با نیروی چرخش فرکانس بسیار بالاتری خواهند داشت. آنها بسیار ضعیف‌تر از آن هستند که از زمین قابل تشخیص باشند، اما می‌توانند انرژی را از ستاره نوترونی به منطقه‌ای که میدان‌های مغناطیسی در آن فوتون‌ها تولید می‌کنند، منتقل کنند و اگر شرایط مناسب باشد، تشدید ایجاد کنند.

اگر امواج فقط فرکانس مناسبی داشتند، می‌توانستند فوتون‌ها را تقویت کنند، که از طریق یک سری کانال‌های پیچیده آبشاری می‌کردند تا فوتون‌های بیشتری را مستقیماً از میدان گرانشی تولید کنند. این فرآیند تا زمانی که از هم پاشیده شود و انفجاری از تشعشعات آزاد کند، روی خود ایجاد می شود.

محققان بر این باورند که برخی از انفجارهای اخترفیزیکی عجیب، مانند انفجارهای پرتو گاما و انفجارهای رادیویی سریع، ممکن است توسط این تشدید گرانش به نور هدایت شوند. این بستگی به این دارد که گرانش چقدر می تواند مستقیماً به نور متصل شود و فوتون تولید کند – چیزی که می دانیم فوق العاده نادر است، اما غیرممکن نیست.

محققان از فلاش های ستاره نوترونی شناخته شده برای ایجاد محدودیت در ارتباط بین گرانش و نور استفاده کردند و نشان دادند که چگونه این انفجارهای قدرتمند به عنوان آزمایشگاه خود طبیعت برای آزمایش برخی از غیرمنتظره ترین فعل و انفعالات در جهان عمل می کنند.