پاستای هسته ای ، محکم ترین ماده در سراسر کیهان!

MacTavish · 2/10/19

پاستای هسته ای به احتمال زیاد محکم ترین ماده در کل کیهان است. اما در صورتی که این احتمال واقعیت داشته باشد سوال دیگری مطرح می شود؛ اینکه پاستای هسته ای چیست و در کجای کیهان می توان آن را پیدا کرد؟

به یقین برای بسیاری این سوال پیش آمده است که براستی در سراسر کیهان کدام ماده محکم ترین ماده محسوب می شود و این ترکیب محکم در کجا قرار دارد؟ در پاسخ باید گفت که به اعتقاد پژوهشگران و اخترشناسان، پاستای هسته ای به احتمال بسیار زیاد محکم ترین ماده در سراسر جهان محسوب می شود که در داخل ستاره های نوترونی شکل می گیرد.

برای اینکه یک پاستای هسته ای شکل بگیرد باید مراحل مختلفی طی شود؛ در ابتدا باید طی میلیاردها سال یک ستاره به مراحل پایانی عمر خود نزدیک شود و در واقع وارد مرحل مرگ می شود. در این مرحله ستاره منفجر شده و پدیده سوپرنوا شکل می گیرد.

در پی انفجار سوپرنوا، پروتون ها و الکترون های باقی مانده در هسته ستاره بشدت با هم ترکیب می شوند و در نهایت سوپی از نوترون با چگالی بسیار بالا یا فراچگالی ایجاد می کنند. چگالی این سوپ در حدی بالاست که بیشترین جاذبه را ایجاد می کند. این سوپ بشدت فشرده شده و کمترین فضای ممکن را اشغال می کند.

هم اکنون و پس از طی مراحل فوق می توان مدعی بود محکم ترین ترکیب و ماده موجود در جهان خلق شده است. این ماده همان پاستای هسته ای است که در درون ستاره های نوترونی شکل می گیرد. همانطور که می دانید ستاره های نوترونی کوچک هستند، اما چگالی آنها بی نهایت بالاست و این بدان معناست که ستاره های نوترونی علیرغم حجم کوچک شان دارای جرم بالایی هستند.

استحکام پاستای هسته ای در قیاس با فولاد

ادعای اینکه پاستای هسته ای محکم ترین ماده موجود در کیهان است ثمره تحقیقات تیمی از پژوهشگران آمریکایی و کانادایی است که پس از انجام تحقیقات مختلف با استفاده از سازو کارهای شبیه سازی به این نتیجه رسیدند. در واقع آنها هرگز قادر نبودند که میزان استحکام ماده موجود در ستاره های نوترونی را از نزدیک بسنجند، اما نتیجه شبیه سازهای مختلف نشان داد که در واقعیت این پاستای هسته ای موجود در ستاره های نوترونی است که عنوان دار محکم ترین ماده در سراسر کیهان می باشد.

برای روشن شدن مطلب از زبان ساده تری استفاده می کنیم. به یقین اگر بخواهید یک بشقاب فولادی را بشکنید باید میزان مشخصی از نیرو را به آن وارد کنید تا در نهایت بشقاب شکسته شود. هر مقدار نیرویی که برای شکستن یک بشقاب فولادی لازم است را اگر در ۱۰ میلیارد ضرب کنید به نیرویی خواهید رسید که برای شکستن یک بشقاب پاستای هسته ای لازم است.

شاید برای شما این سوال پیش بیاید که پاستای هسته ای این همه استحکام را از کجا می آورد؟ پاسخ روشن است؛ چگالی بسیار بالای پاستای هسته ای باعث می شود تا از چنین استحکام خارق العادی برخوردار شود.

این سناریوی جذاب را در ذهن خود تصویر سازی کنید؛ یک ستاره را تصور کنید که دست کم هفت برابر خورشید است. این ستاره به پایان عمر خود رسیده و منفجر می شود. از ستاره یاد شده در نهایت یک ستاره نوترونی باقی می ماند. حال آنچه که باقی مانده است دیگر به هیچ عنوان به اندازه خورشید و یا بزرگتر از آن نیست و در واقع آنچه که از آن ستاره عظیم هفت برابری خورشید باقی مانده است یک هسته کوچک است که بیشترین فاصله بر روی آن ۱۲ کیلومتر خواهد بود.

برای رسیدن به چنین چگالی بالایی تصور کنید که دارای ۱ میلیون و ۳۰۰ هزار سیاره به اندازه زمین هستید. حال از شما می خواهند آنها را آنقدر فشرده کنید تا در داخل یکی از شهرهای کوچک کشورتان جای بگیرند. این همان اتفاقی است که در ستاره های نوترونی روی می دهد.

هر ذره از ستاره نوترونی وزنی بی نهایت بالا دارد. به گونه ای که در سراسر کیهان نمی توان پدیده دیگری را یافت که دارای چنین وزنی باشد. در سال ۲۰۰۷ ناسا اعلام کرد که یک قطعه از ستاره نوترونی به اندازه یک حبه قند می تواند وزنی معادل ۱ میلیارد تن داشته باشد.

این بدان معناست که اگر شما یک قطعه کوچک به اندازه یک حبه قند را از یک ستاره نوترونی جدا کنید این حبه قند نوترونی می تواند وزنی معادل کوه اورست داشته باشد.

نقش پاستای هسته ای در ایجاد امواج گرانشی عظیم

در اینجا به نظر مناسب می آید تا اشاره کوتاهی به امواج گرانشی داشته باشیم و اینکه چگونه ستاره ها نوترونی امواج گرانشی ایجاد می کنند. یک میدان گرانشی قادر است موج گرانشی و یا امواج گرانشی ایجاد کند. البته باید توجه داشت که همین گزاره ساده در حدود یک قرن طول کشید تا حقیقت آن اثبات شود.

در حدود یک صد سال پیش بود که انیشتین وجود امواج گرانشی را تئوریزه کرد، اما مشاهده این امواج تا سال ۲۰۱۶ مقدور نبود و تنها در این سال بود که به لطف فناوری های جدید، پژوهشگران موفق به مشاهده امواج گرانشی شدند.

از نظر انیشتین اجرام دارای گرانش بوده و گرانش قادر به ایجاد انحنا در فضا-زمان است و لذا هر قدر جرم یک جسم بیشتر باشد، گرانش بیشتری ایجاد کرده و در نتیجه انحنا بیشتری در فضا زمان ایجاد می کند.

موج های گرانشی عظیم از منابع مختلفی سرچشمه می گیرند که یکی از مهم ترین آنها ستاره های نورتونی هستند. تحقیقات بیشتری لازم است تا تشخیص داده شود که پاستای هسته ای چه نقشی در گرانش بالای ستاره های نوترونی و ایجاد انحنا در فضا زمان دارد.