پژوهشگران آمریکایی برای اولین بار داده‌های مربوط به تپ‌اخترها را برای محدودسازی نوع ماده‌ی تشکیل‌دهنده‌ی آن‌ها مورد استفاده قرار د‌ادند.

اکتشاف اعماق ستاره‌های نوترونی

مطالعات قبلیِ درون ستاره‌های نوترونی بر مبنای دوتایی‌های پرتو ایکس کم‌جرم (LMXBs) بوده است که تپ‌اخترهایی با سرعت چرخش بسیار زیاد ایجاد می‌کنند. اما متاسفانه این دوتایی‌ها اطلاعات محدودی درباره‌ی ماده‌ی درون این ستاره‌ها بدست می‌دهد.

همه‌ی مواد از کوارک‌ها تشکیل شده‌اند و به واسطه‌ی برهمکنش‌هایی قوی در قالب هادرون‌ها در کنار یکدیگر باقی مانده‌اند یا اصطلاحاً «محدود» شده‌اند. اما این وضع در مورد ستاره‌های نوترونی می‌تواند به گونه‌ای دیگر باشد، چون شرایط فیزیکی بسیار شدیدی درون آن‌ها حاکم است: این ستاره‌ها قویترین میدان‌های مغناطیسی شناخته‌شده را دارا هستند و تنها سیاه‌چاله‌ها از آن‌ها چگالترند. چگالی آن‌ها آنقدر بالاست که برهمکنش بین کوارک‌ها می‌تواند ضعیف شده و اجازه دهد که از یکدیگر جدا شده یا «نامحدود» ‌شوند. و این می‌تواند حالتی موسوم به «ماده‌ی کوارک» را فراهم آورد که با همه‌ی آنچه که تاکنون مشاهده شده، به کلی تفاوت دارد.

پژوهشگران در گذشته با استفاده از این دوتایی‌ها شکل‌های ممکن ماده برای ستاره‌های نوترونی را بررسی می‌کردند. اما آن‌ها سیستم‌های آشفته‌ای هستند و سرعت چرخش دوتایی‌ها به گونه‌ای است که اطلاعات بسیار محدودی در اختیار ما می‌گذارند. در مقابل، تپ‌اخترهای میلی‌ثانیه‌ای سیستم‌هایی هستند که به خوبی تعریف شده‌اند و دقت بسامد چرخش آن‌ها با ساعت‌های اتمی رقابت می‌کند. و در مقایسه با دوتایی‌ها، داده‌های بیشتری از آن‌ها در دسترس است. اما مشکل این سیستم‌ها اینجاست که هیچ اطلاعاتی از دمای آن‌ها موجود نیست؛ مقیاسی که پژوهشگران سابق بر این برای درک ساختار ستاره‌های نوترونی مورد استفاده قرار می‌دادند.

در کار جدید بدون نیاز به اطلاعات دمایی، راهی برای ارتباط بین داده‌های موجود این تپ‌اخترها با ویژگی‌های درونی این ستارگان ارائه شده است. در عوض، سرعتی که در آن چرخش تپ‌اخترها به واسطه‌ی انتشار امواج الکترومغناطیسی و حتی گرانشی به تدریج کاهش می‌یابد، استفاده شده است. به این ترتیب پایگاه اطلاعاتی دقیق و بزرگی مربوط به تپ‌اخترهای چند میلی ثانیه‌ای در اختیار قرار می‌گیرد.

نقش کلیدی روش جدید مربوط می‌شود به کاهش سرعت چرخش تپ‌اخترها به میزان میرایی که به واسطه‌ی نوسانات جهانی، درون آن‌ها رخ می‌دهد. و این به گرانروی ماده درون ستارگان مربوط شده و بنابراین می‌تواند جزئیاتی از ماده را بدست دهد.

منبع: Researchers tackle inner secrets of neutron stars