پاستای هستهای بهاحتمالزیاد محکمترین ماده در کل کیهان است. اما درصورتیکه این احتمال واقعیت داشته باشد، سؤال دیگری مطرح میشود؛ اینکه پاستای هستهای چیست و در کجای کیهان میتوان آن را پیدا کرد؟
بهیقین برای بسیاری این سؤال پیشآمده است که بهراستی در سراسر کیهان کدام ماده محکمترین ماده محسوب میشود و این ترکیب محکم در کجا قرار دارد؟ در پاسخ باید گفت که به اعتقاد پژوهشگران و اخترشناسان، پاستای هستهای بهاحتمال بسیار زیاد محکمترین ماده در سراسر جهان محسوب میشود که در داخل ستارههای نوترونی شکل میگیرد.
برای اینکه یک پاستای هستهای شکل بگیرد باید مراحل مختلفی طی شود؛ در ابتدا باید طی میلیاردها سال یک ستاره به مراحل پایانی عمر خود نزدیک شود و درواقع وارد مرحله مرگ میشود. در این مرحله ستاره منفجرشده و پدیده سوپرنوا شکل میگیرد.
در پی انفجار سوپرنوا، پروتونها و الکترونهای باقیمانده در هسته ستاره بشدت باهم ترکیب میشوند و درنهایت سوپی از نوترون با چگالی بسیار بالا یا فرا چگالی ایجاد میکنند. چگالی این سوپ در حدی بالاست که بیشترین جاذبه را ایجاد میکند. این سوپ بشدت فشردهشده و کمترین فضای ممکن را اشغال میکند.
هماکنون و پس از طی مراحل فوق میتوان مدعی بود محکمترین ترکیب و ماده موجود در جهان خلقشده است. این ماده همان پاستای هستهای است که در درون ستارههای نوترونی شکل میگیرد. همانطور که میدانید ستارههای نوترونی کوچک هستند، اما چگالی آنها بینهایت بالاست و این بدان معناست که ستارههای نوترونی علیرغم حجم کوچکشان دارای جرم بالایی هستند.
استحکام پاستای هستهای در قیاس با فولاد
ادعای اینکه پاستای هستهای محکمترین ماده موجود در کیهان است ثمره تحقیقات تیمی از پژوهشگران آمریکایی و کانادایی است که پس از انجام تحقیقات مختلف با استفاده از سازوکارهای شبیهسازی به این نتیجه رسیدند. درواقع آنها هرگز قادر نبودند که میزان استحکام ماده موجود در ستارههای نوترونی را از نزدیک بسنجند، اما نتیجه شبیهسازهای مختلف نشان داد که در واقعیت این پاستای هستهای موجود در ستارههای نوترونی است که عنوان دار محکمترین ماده در سراسر کیهان میباشد.
برای روشن شدن مطلب از زبان سادهتری استفاده میکنیم. بهیقین اگر بخواهید یک بشقاب فولادی را بشکنید باید میزان مشخصی از نیرو را به آن وارد کنید تا درنهایت بشقاب شکسته شود. هر مقدار نیرویی که برای شکستن یک بشقاب فولادی لازم است را اگر در ۱۰میلیارد ضرب کنید به نیرویی خواهید رسید که برای شکستن یک بشقاب پاستای هستهای لازم است.
شاید برای شما این سؤال پیش بیاید که پاستای هستهای اینهمه استحکام را از کجا میآورد؟ پاسخ روشن است؛ چگالی بسیار بالای پاستای هستهای باعث میشود تا از چنین استحکام خارقالعاده برخوردار شود.
این سناریوی جذاب را در ذهن خود تصویرسازی کنید؛ یک ستاره را تصور کنید که دستکم هفت برابر خورشید است. این ستاره به پایان عمر خود رسیده و منفجر میشود. از ستاره یادشده درنهایت یک ستاره نوترونی باقی میماند. حال آنچه باقیمانده است دیگر بههیچعنوان بهاندازه خورشید و یا بزرگتر از آن نیست و درواقع آنچه از آن ستاره عظیم هفت برابری خورشید باقیمانده است یک هسته کوچک است که بیشترین فاصله بر روی آن ۱۲کیلومتر خواهد بود.
برای رسیدن به چنین چگالی بالایی تصور کنید که دارای ۱میلیون و ۳۰۰هزار سیاره بهاندازه زمین هستید. حال از شما میخواهند آنها را آنقدر فشرده کنید تا در داخل یکی از شهرهای کوچک کشورتان جای بگیرند. این همان اتفاقی است که در ستارههای نوترونی روی میدهد.
هر ذره از ستاره نوترونی وزنی بینهایت بالا دارد. بهگونهای که در سراسر کیهان نمیتوان پدیده دیگری را یافت که دارای چنین وزنی باشد. در سال۲۰۰۷ ناسا اعلام کرد که یک قطعه از ستاره نوترونی بهاندازه یک حبه قند میتواند وزنی معادل ۱میلیارد تن داشته باشد.
این بدان معناست که اگر شما یک قطعه کوچک بهاندازه یک حبه قند را از یک ستاره نوترونی جدا کنید این حبه قند نوترونی میتواند وزنی معادل کوه اورست داشته باشد.
نقش پاستای هستهای در ایجاد امواج گرانشی عظیم
در اینجا به نظر مناسب میآید تا اشاره کوتاهی به امواج گرانشی داشته باشیم و اینکه چگونه ستارهها نوترونی امواج گرانشی ایجاد میکنند. 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 یکصد سال پیش بود که انیشتین (Albert Einstein) وجود امواج گرانشی را تئوریزه کرد، اما مشاهده این امواج تا سال۲۰۱۶ مقدور نبود و تنها در این سال بود که به لطف فناوریهای جدید، پژوهشگران موفق به مشاهده امواج گرانشی شدند.
ازنظر انیشتین اجرام دارای گرانش بوده و گرانش قادر به ایجاد انحنا در فضا-زمان است و لذا هرقدر جرم یک جسم بیشتر باشد، گرانش بیشتری ایجاد کرده و درنتیجه انحنا بیشتری در فضا زمان ایجاد میکند.
موجهای گرانشی عظیم از منابع مختلفی سرچشمه میگیرند که یکی از مهمترین آنها ستارههای نوترونی هستند. تحقیقات بیشتری لازم است تا تشخیص داده شود که پاستای هستهای چه نقشی در گرانش بالای ستارههای نوترونی و ایجاد انحنا در فضا زمان دارد.