ما ممکن است به زودی امواج گرانشی را از ستارگان در حال مرگ شناسایی کنیم!!

برداشت هنری از بقایای ابرنواختری. اعتبار: ESA/Hubble

محققان منبع جدیدی از امواج گرانشی را کشف کرده‌اند. آنها بقایای یک انفجار ابرنواختری هستند و ممکن است اسرار نحوه عملکرد آن انفجارها را فاش کنند.

تا کنون آشکارسازهای امواج گرانشی ما تنها یک نوع امواج گرانشی را شناسایی کرده‌اند. اینها انواعی هستند که توسط دو جسم فشرده ساطع می‌شوند که به صورت مارپیچی به سمت یکدیگر برخورد می‌کنند. این نوع سیگنالها بسیار کوتاه، بسیار قوی و نامتقارن هستند، به این معنی که در یک جهت نسبت به جهت دیگر قوی‌تر هستند. این امر تشخیص آنها را با نسل فعلی آشکارسازهای ما بسیار آسان می‌کند.

بسیاری از منابع امواج گرانشی را در سراسر جهان تولید می‌کنند. یکی از وسوسه‌انگیزترین انفجارهای ابرنواختری است. ما در حال حاضر نمی‌دانیم که چگونه ستارگان خود را به سمت بیرون چرخانده و منفجر می‌شوند. امواج گرانشی می‌توانند دریچه‌ای منحصر به فرد به قلب ستاره‌ها در حین انفجار ایجاد کنند. اما این نوع انفجارها معمولاً بسیار کوتاه و متقارن کروی هستند، به این معنی که آنها خارج از محدوده اکتشاف نسل بعدی آشکارسازهای امواج گرانشی هستند.

جهان امروز

اما محققانی که ماهیت امواج گرانشی ساطع شده از انفجار ابرنواخترها را بررسی می‌کنند، یک کشف جالب کردند.

اوره گاتتلیب از  نورث وسترن که رهبری یک مطالعه جدید را بر عهده داشت، گفت: «وقتی امواج گرانشی را از مجاورت سیاه‌چاله محاسبه کردم، منبع دیگری را پیدا کردم که محاسبات من را مختل می‌کند – پیله. “سعی کردم آن را نادیده بگیرم. اما متوجه شدم نادیده گرفتن آن غیرممکن است. سپس متوجه شدم که پیله یک منبع موج گرانشی جالب است.

محققان دریافتند که پیله اطراف چنین انفجارهایی به خودی خود منبع امواج گرانشی است. این پیله‌ها زمانی تشکیل می‌شوند که فواره‌هایی که از ستاره در حال مرگ بیرون می‌آیند به مواد اطراف آن برخورد می‌کنند و اساساً حبابی را در اطراف ستاره در حال مرگ درست می‌کنند.

گاتتلیب گفت: “یک جت از اعماق یک ستاره شروع می‌شود و سپس راه خود را برای فرار از آن هموار می‌کند.” “مثل زمانی است که یک سوراخ در یک دیوار ایجاد می‌کنید. مته چرخان به دیوار برخورد می‌کند و تکه‌های دیوار بیرون می‌ریزند. مته انرژی مادی را می‌دهد. به طور مشابه، جت به ستاره ضربه می‌زند و باعث گرم شدن و ریختن مواد ستاره می‌شود. این مواد لایه‌های داغ یک پیله را تشکیل می‌دهند.

از آنجایی که این پیله‌ها نامتقارن هستند، می‌توانیم آنها را با نسل بعدی آشکارسازهایی شناسایی کنیم که در حال حاضر آنلاین می‌شوند. ممکن است بتوان خواص این پیله‌ها را به مکانیسم‌هایی مرتبط کرد که منجر به مرگ ستاره می‌شود.

اوره گاتتلیب از نورث وسترن که سرپرستی این مطالعه را بر عهده داشت، گفت: «از امروز، LIGO فقط امواج گرانشی را از سیستم‌های دوتایی شناسایی کرده است، اما روزی اولین منبع غیر دودویی امواج گرانشی را شناسایی خواهد کرد.» پیله‌ها یکی از اولین مکان‌هایی هستند که باید برای این نوع منبع به دنبال آن باشیم.

ما هنوز نمی‌توانیم در اعماق قلب ستارگان غواصی کنیم، زیرا آنها در حال تبدیل شدن به ابرنواختر هستند، اما این منبع جدید ممکن است دریچه‌ای به ما بدهد.

گاتتلیب گفت: هم جت‌ها و هم ابرنواخترها انفجارهای بسیار پرانرژی هستند. اما ما فقط می‌توانیم امواج گرانشی را از فرکانسهای بالاتر و انفجارهای نامتقارن تشخیص دهیم. ابرنواخترها نسبتاً کروی و متقارن هستند، بنابراین انفجارهای کروی توزیع جرم متعادل در ستاره را برای انتشار امواج گرانشی تغییر نمی‌دهند. انفجار پرتو گاما ده ها ثانیه طول می‌کشد، بنابراین فرکانس بسیار کوچک است – کمتر از باند فرکانسی که LIGO به آن حساس است.

او گفت: “مطالعه ما فراخوانی برای اقدام برای جامعه است تا به پیله‌ها به عنوان منبع امواج گرانشی نگاه کنند.” ما همچنین پیله‌ها را می‌شناسیم که تشعشعات الکترومغناطیسی ساطع می‌کنند. با مطالعه آنها، می‌توانیم در مورد آنچه در درونی‌ترین قسمت ستاره‌ها اتفاق می‌افتد، ویژگی‌های جت‌ها و شیوع آن‌ها در انفجارهای ستاره‌ای بیشتر بیاموزیم.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

We Might Soon Detect the Gravitational Waves from Dying Star

JUNE 11, 2023 BY PAUL M. SUTTER

We Might Soon Detect the Gravitational Waves from Dying Stars