برخورد کیهانی عجیب؛ کشف بزرگترین ستاره نوترونی یا کوچکترین سیاه چاله؟

ستاره شناسان عجیب ترین موج گرانشی تاریخ را شناسایی کردند. این یافته می‌تواند درک دانشمندان از کیهان را دگرگون کند.

موج‌های گرانشی زمانی شکل می‌گیرند که اجرام فوق العاده بزرگ در فضا-زمان اطراف خود تداخل ایجاد کرده و امواج را در فضا پخش می‌کنند. محققان اولین موج گرانشی که ناشی از برخورد دو سیاه چاله بود را سال ۲۰۱۵ ثبت کردند.

حال گروهی از دانشمندان از ثبت اولین موج گرانشی ناشی از برخورد جرمی بزرگ تر از بزرگ ترین ستاره نوترونی شناخته شده و کوچکتر از کوچکترین سیاه چاله شناخته شده خبر داده‌اند. ثبت این سیگنال دانشمندان را به ثبت موج‌های گرانشی در آینده امیدوار کرده و حتی می‌تواند اطلاعات تازه‌ای در مورد چگونگی انفجار ستاره‌ای موسوم به «ابرنواختر» به آن‌ها بدهد.

محققان موج گرانشی مورد بحث را مرداد ۹۸ ثبت کردند. اطلاعات اولیه نشان می‌داد که این موج احتمالاً ناشی از برخورد و ترکیب سیاه چاله با یک ستاره نوترونی بوده است. تا پیش از این دانشمندان موج‌های گرانشی ناشی از برخورد دو سیاه چاله و دو ستاره نوترونی را ثبت کرده بودند و ثبت موج گرانشی ناشی از برخورد سیاه چاله و ستاره نوترونی برای اولین بار رخ می‌داد.

دانشمندان با تحلیل بیشتر داده‌ها متوجه شدند اتفاق عجیب تری رخ داده است. به گفته آن‌ها جرم یکی از اجرام (سیاه چاله) ۲۳ برابر خورشید و جرم دیگری که گمان می‌رفت ستاره نوترونی باشد، حدود ۲.۵ برابر خورشید بوده است.

ابعاد جرم دوم در دسته‌ای که دانشمندان از آن به عنوان «شکاف جرمی» (Mass Gap) یاد می‌کنند، قرار می‌گیرد. این دسته شامل اجرامی بسیار کوچکتر از تمام سیاه چاله‌های شناخته شده تا به امروز (با جرم ۵ برابری خورشید) و در عین حال بزرگ تر از تمام ستاره‌های نوترونی شناخته شده (با جرم ۲.۵ برابری نسبت به خورشید) است.

جرم سیاه چاله به طور قابل توجهی (۹ برابر) از جرم دیگر بیشتر بوده و یک برخورد بسیار نامتقارن که دانشمندان آن را به تقابل «پکمن با نقطه کوچک» توصیف کرده‌اند، به وجود آورده است. این مورد در کنار فاصله بسیار زیاد برخورد (حدود ۸۰۰ میلیون سال نوری) کار دانشمندان را برای تحلیل دقیق سیگنال را سخت تر کرده است.

«Vicky Kalogera»، اخترشناس دانشگاه Northwestern می‌گوید محققان چندین دهه است که برخورد سیاه چاله‌ها با ستاره‌های نوترونی را پیش بینی کرده‌اند، اما قرارگیری این جرم کوچک در شکاف جرمی شگفتی دانشمندان را به دنبال داشته است. به گفته او نمی‌توان با قاطعیت ماهیت جرم دوم را تعیین کرد، اما دانشمندان احتمالاً سنگین ترین ستاره نوترونی و یا سبک ترین سیاه چاله را رصد کرده‌اند که در هر دو صورت بی سابقه بوده است.

اگر شکاف جرمی به طور قابل توجهی کوچکتر از برآوردهای قبلی باشد یا اصلا وجود نداشته باشد، دانشمندان باید در مدل های کیهان شناسی تجدیدنظر کرده و یا آن‌ها را تغییر دهند.

یافته‌های این تحقیق در ژورنال Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.