چند میلی‌ثانیه آخر ستاره‌های نوترونی؛ ناسا راز لحظات پیش از برخورد را فاش کرد!

شبیه‌سازی لحظه‌های پایانی ستاره‌های نوترونی

زمانی که یک ادغام ستاره نوترونی رخ می‌دهد، یکی از قدرتمندترین انفجارهای شناخته‌شده در جهان تولید می‌شود که به صورت فوران‌های پرتو گاما ظاهر می‌شوند.

اما پیش از وقوع این ادغام‌ها، ستاره‌ها ده‌ها بار در واحد زمان به دور خود می‌چرخند و در نتیجه یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود. این میدان مغناطیسی در زمره قوی‌ترین میدان‌های مغناطیسی شناخته‌شده قرار دارد و شدت آن می‌تواند تا 10 تریلیون برابر قوی‌تر از میدان مغناطیسی یک آهنربای یخچال باشد.

این میدان‌های مغناطیسی به اندازه‌ای قدرتمند هستند که می‌توانند پرتوهای گاما را به طور مستقیم به الکترون‌ها و پوزیترون‌ها تبدیل کرده و آن‌ها را با سرعتی بسیار بالا به انرژی‌های فوق‌العاده زیاد شتاب دهند.

دانشمندان با استفاده از ابررایانه Pleiades متعلق به ناسا، بیش از 100 شبیه‌سازی را اجرا کردند تا بررسی کنند که پیکربندی‌های متفاوت میدان‌های مغناطیسی چگونه بر نحوه خروج امواج الکترومغناطیسی از سامانه‌ای متشکل از دو ستاره نوترونی در حال گردش با جرم هر کدام برابر با 1.4 برابر جرم خورشید تأثیر می‌گذارد.

بخش عمده این شبیه‌سازی‌ها بر آخرین 7.7 میلی‌ثانیه پیش از ادغام تمرکز داشتند. نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان داد که در این بازه زمانی، برهم‌کنش بسیار شدیدی میان خطوط میدان مغناطیسی رخ می‌دهد؛ به‌طوری‌که خطوط میدان به یکدیگر متصل می‌شوند، می‌شکنند و دوباره اتصال برقرار می‌کنند. در حین این تعامل میدان‌ها، ذرات به تابش تبدیل می‌شوند و به‌طور هم‌زمان، تابش نیز می‌تواند دوباره به ذرات بدل شود.

این شبیه‌سازی‌ها فراتر رفته و نواحی‌ای را مشخص کردند که در آن‌ها پرتوهای گامای با بیشترین انرژی تولید می‌شوند. این پرتوها قادر به فرار از سامانه نیستند، زیرا در حضور میدان‌های مغناطیسی بسیار قوی به سرعت به ذرات تبدیل می‌شوند.

با این حال، پرتوهای گاما با انرژی پایین‌تر می‌توانند از سامانه در حال ادغام خارج شوند و در مراحل بعدی به تولید پرتوهای ایکس منجر گردند. رصدخانه‌های آینده می‌توانند این تابش‌های کم‌انرژی‌تر را هدف قرار دهند تا به دانشمندان امکان دهند درست پیش از وقوع ادغام، نگاهی دقیق به فرایند ادغام یک ستاره نوترونی داشته باشند.