ستاره های نوترونی قدرتمند ممکن است به سیاهچاله های کوچک تبدیل شوند

چهار انفجار درخشانی که امسال شناسایی شدند ممکن است حاصل فرو ریزش ستاره های نوترونی قدرتمند (مگنتار) به درون خود و در نتیجه شکل‌گیری سیاهچاله های کوچک باشند.

تحقیقات جدید این احتمال را مطرح می‌کند که ممکن است این روشنایی زیاد و خیره‌کننده از ستارگان با چگالی بالا (چگال) باشد که در انتهای عمر خود به سر می‌برند و باعث به وجود آمدن سیاهچاله‌های کوچک می‌شوند.

وقتی یک ستاره به انتهای عمر خود می‌رسد، ممکن است لایه بیرونی‌اش به‌صورت یک ابرنواختر درخشان منفجر شود و یک ستاره نوترونی چگال را برجای بگذارد؛ شیئی که به‌اندازه یک شهر بزرگی دارد و جرمش از خورشید بیشتر است. ستاره های نوترونی جرمی معادل 2.25 تا 2.7 برابر جرم خورشید را دارا هستند و برای اینکه مانند سیاهچاله به درون خودشان فرو نریزند باید به دور خود بچرخند.

به ستاره نوترونی که میدان مغناطیسی شدیدی از خودش ساطع کند، مگنتار می‌گویند که میدان مغناطیسی آن‌ها بیش از 1000 تریلیون برابر میدان مغناطیسی زمین است. مگنتارها دارای قوی‌ترین میدان مغناطیسی در میان تمام اجرام موجود در جهان هستند.

یک ستاره‌شناس رصدخانه ملی نجوم ژاپن به نام تاکاشی موریا می گوید:

اگر مغناطیس ستاره نوترونی مانند یک مگنتار شود، در آن صورت انرژی که باعث چرخش ستاره نوترونی می‌شود به‌وسیله امواج الکترومغناطیسی کم می‌شود.

او همچنین افزود:

این روند تا جایی ادامه می‌یابد که چرخش ستاره نوترونی به‌قدری کم می‌شود که نمی‌تواند خودش را تحمل کند (گفتیم ستاره نوترونی به دلیل جرم و چگالی بالایی که دارد باید بچرخد تا مانند سیاهچاله به درون خود فرو نریزد) و درنهایت ستاره نوترونی به درون خود فرو می‌ریزد و تبدیل به یک سیاهچاله می‌شود.

یک ایده هوشمندانه

وقتی چهار منبع ناپایدار نور چندین سال قبل مشاهده شد. به خاطر ویژگی‌های عجیبشان به‌عنوان فرا نواختر مشخص شدند. فرا نواخترها، انفجارهای شدیداً درخشان و نادر هستند.

هنگامی‌که موریا در حال بررسی منحنی‌های به وجود آمده توسط نورهایی که در ابتدای مطلب گفتیم بود، چیزی شبیه آنچه خودش پیش‌بینی کرده بود (درباره ستاره های نوترونی که به سیاهچاله تبدیل می‌شوند) را مشاهده کرد. باوجود اینکه در حالت کلی برای یک سیاهچاله معمولی فقط چند ثانیه طول می‌کشد تا از انفجار ابرنواختری به وجود بیاید. اما به نظر می‌رسد برای این 4 شیء شناسایی‌شده حدود یک روز زمان لازم است تا تبدیل به سیاهچاله شوند. درنهایت سیاهچاله به وجود آمده بیش از دو برابر خورشید جرم خواهد داشت که یعنی اندازه سیاهچاله بسیار کوچک خواهد بود.

یک دانشجوی مؤسسه وایزمن به نام لیر ارکاوی می‌گوید: ” این یک ایده جذاب است” . ارکاوی رهبری دانشمندانی که 4 شیء عجیب مورد بحثمان را شناسایی کردند را به عهده داشت.

او همچنین افزود:

ما با یک مگنتار بزرگ روبرو هستیم که با کاهش سرعت چرخش تبدیل به سیاهچاله می‌شود.

موریا کشف کرد که یک سیاهچاله یا سریع شکل می‌گیرد یا اینکه منتظر کاهش سرعت چرخش مگنتار می‌ماند تا طبق فرآیندی که قبلاً دیدیم، مگنتار تبدیل به سیاهچاله ‌شود. برای شکل‌گیری این مگنتارها باید جرم یک ستاره به 10 برابر جرم خورشید برسد و همچنین دسته‌ای از ستاره های نوترونی‌ تبدیل به سیاهچاله می‌شوند که چرخش سریعی داشته باشند (البته همان‌طور که گفته شد در فرآیند تبدیل به سیاهچاله سرعت چرخش ستاره نوترونی کم می‌شود.)

موریا می‌گوید:

این فرآیند تنها در مگنتارهای بزرگ می‌تواند اتفاق بیفتد اما ستاره های نوترونی معمولی 1.4 برابر خورشید جرم دارند. بنابراین این مگنتارهای بزرگ باید کمیاب باشند.

4 شیء شناسایی‌شده توسط گروه ارکاوی از ابرنواختر نوع 1.5 هستند که به‌وسیله انفجار یک کوتوله سفید درون یک ابر ضخیم هیدروژنی به وجود می‌آیند. کوتوله‌های سفید برخلاف ستاره های نوترونی از فرو ریزش ستاره‌های با جرم کمتر به وجود می‌آیند.کوتوله سفید ممکن است بتواند درباره اتفاق‌هایی که در این اشیاء رصد شده ، توضیحاتی را ارائه دهد.

از آنجایی که هیچ‌کس مدلی از جریان نور منتشرشده از انفجار یک کوتوله سفید را ارائه نداده است، بنابراین همچنان باید با حدس و گمان جلو برویم و این درها را برای تحقیق روی فرآیند تبدیل مگنتار به سیاهچاله باز می‌گذارد.

نتایج این تحقیق در مجله آسترو فیزیکال (Astrophysical Journal) منتشر است.