The life cycle of a neutron star - David Lunney

Translator: sadegh zabihi Reviewer: Mary Jane

About once every century,

تقریبا هر قرن یک بار

a massive star somewhere in our galaxy

سوخت یک ستاره خیلی بزرگ

runs out of fuel.

جایی در کهکشان ما تمام می‌شود.

This happens after millions of years of heat and pressure

این اتفاق پس از میلیون‌ها سال تبدیل شدن هیدروژن ستاره

have fused the star’s hydrogen

توسط حرارت و فشار

into heavier elements like helium, carbon, and nitrogen— all the way to iron.

به عناصر سنگین‌تر از هلیوم، کربن و نیتروژن تا آهن رخ می‌دهد.

No longer able to produce sufficient energy to maintain its structure,

وقتی ستاره دیگر قادر به تولید انرژی کافی برای نگهداشتن ساختار خود نبود،

it collapses under its own gravitational pressure and explodes in a supernova.

تحت فشار گرانشی خود فرومی‌ریزد و در یک ابرنواختر منفجر می‌شود.

The star shoots most of its innards into space,

ستاره بیشتر محتویات خود را به فضا شلیک می‌کند،

seeding the galaxy with heavy elements.

و کهکشان را با عناصر سنگین بذرپاشی می‌کند.

But what this cataclysmic eruption leaves behind might be even more remarkable:

اما آنچه این انفجار مهیب به جا می‌گذارد شاید حتی چشم‌گیرتر باشد:

a ball of matter so dense that atomic electrons

توپی از ماده که آنقدر چگال است که الکترون‌های اتمی

collapse from their quantum orbits into the depths of atomic nuclei.

از مدارهای کوانتومی خود در عمق هسته اتم فرومی‌ریزند.

The death of that star is the birth of a neutron star:

مرگ آن ستاره تولد یک ستاره نوترونی است:

one of the densest known objects in the universe,

یکی از چگال‌ترین اجرام شناخته شده در کهکشان،

and a laboratory for the strange physics of supercondensed matter.

و یک آزمایشگاه برای فیزیک عجیب مواد فوق متراکم.

But what is a neutron star?

اما یک ستاره نوترونی چیست؟

Think of a compact ball inside of which protons and electrons fuse into neutrons

به یک توپ متراکم فکر کنید که درون آن پروتون‌ها و الکترون‌ها به نوترون تبدیل می‌شوند

and form a frictionless liquid called a superfluid—

و مایع بدون اصطکاکی به نام ابرمایع تولید می‌کنند --

surrounded by a crust.

که توسط پوسته‌ای احاطه شده است.

This material is incredibly dense –

این ماده به طرز باورنکردنی متراکم است --

the equivalent of the mass of a fully-loaded container ship

معادل جرم یک کشتی بابری کاملا پر

squeezed into a human hair,

در یک تار مو فشرده شده،

or the mass of Mount Everest in a space of a sugar cube.

یا جرم کوه اورست در حجم یک بلور شکر.

Deeper in the crust, the neutron superfluid forms different phases

در عمق بیشتر پوسته، ابرمایع نوترونی فازهای گوناگونی شکل می‌دهد

that physicists call “nuclear pasta,”

که فیزیکدانان به آن «پاستای نوترونی» می‌گویند،

as it’s squeezed from lasagna to spaghetti-like shapes.

چون از شکلی مانند ورقه‌های لازانیا به شکل اسپاگتی متراکم می‌شوند.

The massive precursors to neutron stars often spin.

جسم عظیمی که به ستاره نوترونی منتهی می‌شود معمولا در چرخش است.

When they collapse,

وقتی متلاشی می‌شوند،

stars that are typically millions of kilometers wide

ستاره‌هایی به پهنای میلیون‌ها کیلومتر

compress down to neutron stars that are only about 25 kilometers across.

به ستاره‌های نوترونی به عرض تنها ۲۵ کیلومتر تبدیل می‌شوند.

But the original star’s angular momentum is preserved.

اما تکانه زاویه‌ای ستاره اصلی همچنان حفظ می‌شود.

So for the same reason that a figure skater’s spin accelerates

پس به همان دلیل که وقتی یک اسکیت‌باز دست‌هایش را جمع می‌کند

when they bring in their arms,

سرعت چرخشش بیشتر می‌شود،

the neutron star spins much more rapidly than its parent.

سرعت چرخش ستاره نوترونی هم خیلی بیشتر از ستاره مادر است.

The fastest neutron star on record rotates over 700 times every second,

تندترین ستاره نوترونی شناخته شده بیش از ۷۰۰ بار در ثانیه می‌چرخد،

which means that a point on its surface whirls through space

که یعنی یک نقطه روی سطح آن

at more than a fifth of the speed of light.

با سرعتی بیشتر از یک پنجم سرعت نور در فضا می‌گردد.

Neutron stars also have the strongest magnetic field of any known object.

ستاره‌های نوترونی همچنین دارای قوی‌ترین میدان مغناطیسی در میان اجرام نشاخته شده هستند.

This magnetic concentration forms vortexes

این تمرکز مغناطیسی گردابه‌هایی شکل می‌دهد

that radiate beams from the magnetic poles.

که پرتوهایی را از قطب‌های مغناطیسی ساطع می‌کند.

Since the poles aren’t always aligned with the rotational axis of the star,

از آنجا که قطب‌ها همیشه بر محور چرخش ستاره منطبق نیستند،

the beams spin like lighthouse beacons,

پرتوها مانند فانوس‌های دریایی می‌چرخند،

which appear to blink when viewed from Earth.

و از زمین به صورت چشمک‌زن دیده می‌شوند.

We call those pulsars.

به آنها تَپ‌اختر می‌گوییم.

The detection of one of these tantalizing flashing signals

کشف یکی از این علامت‌های چشمک‌زن ترسناک

by astrophysicist Jocelyn Bell in 1967

توسط اخترشناس جاسلین بل در سال ۱۹۶۷ بود

was in fact the way we indirectly discovered neutron stars

که در واقع اولین بار به کشف غیر مستقیم ستاره‌های نوترونی

in the first place.

منجر شد.

An aging neutron star’s furious rotation slows over a period of billions of years

چرخش خشمناک یک ستاره نوترونی با گذشت میلیاردها سال کند می‌شود

as it radiates away its energy in the form of electromagnetic and gravity waves.

چرا که انرژی خود را به صورت امواج الکترومغناطیسی و گرانشی آزاد می‌کند.

But not all neutron stars disappear so quietly.

اما همه ستاره‌های نوترونی به این آرامی ناپدید نمی‌شوند.

For example, we’ve observed binary systems

برای مثال، منظومه‌های دوتایی رصد کرده‌ایم

where a neutron star co-orbits another star.

که یک ستاره نوترونی و یک ستاره دیگر به دور هم می‌گردند.

A neutron star can feed on a lighter companion,

یک ستاره نوترونی می‌تواند از یک همراه سبک‌تر تغذیه کند،

gorging on its more loosely bound atmosphere

و جو آن که پیوستگی سست‌تری دارد را ببلعد

before eventually collapsing cataclysmically into a black hole.

پیش از آنکه در نهایت طی انفجاری مهیب به یک سیاه‌چاله بدل شود.

While many stars exist as binary systems,

اگرچه ستاره‌های زیادی به صورت دوتایی وجود دارند،

only a small percentage of those end up as neutron-star binaries,

تنها درصد اندکی از آنها به ستاره‌های نوترونی دوتایی تبدیل می‌شوند،

where two neutron stars circle each other in a waltz doomed to end as a merger.

جایی که ستاره‌های نوترونی در رقصی محکوم به ادغام دور هم می‌چرخند.

When they finally collide, they send gravity waves through space-time

وقتی در نهایت برخورد می‌کنند، امواج گراشی را در فضازمان می‌فرستند

like ripples from a stone thrown into a calm lake.

مثل امواجی که یک قلوه‌سنگ در یک دریاچه آرام ایجاد می‌کند.

Einstein’s theory of General Relativity

نظریه نسبیت عام انیشتین

predicted this phenomenon over 100 years ago, but it wasn't directly verified

این پدیده را بیش از ۱۰۰ سال پیش پیش‌بینی کرد

until 2017,

اما تا سال ۲۰۱۷ مستقیماً تایید نشد،

when gravitational-wave observatories LIGO and VIRGO

زمانی که رصدخانه‌های امواج گرانشی LIGO و VIRGO

observed a neutron star collision.

یک برخورد ستاره نوترونی را مشاهده کردند.

Other telescopes picked up a burst of gamma rays and a flash of light,

تلسکوپ‌های دیگر طوفانی از پرتوهای گاما و تشعشعی از نور،

and, later, x-rays and radio signals, all from the same impact.

و بعد، امواج ایکس و سیگنال‌های رادیویی را دریافت کردند که همگی از یک برخورد بودند.

That became the most studied event in the history of astronomy.

آن به بیشترین پدیده مطالعه شده در تاریخ ستاره‌شناسی بدل شد.

It yielded a treasure trove of data

این گنجینه ارزشمندی از اطلاعات را به وجود آورد

that’s helped pin down the speed of gravity,

که به اندازه‌گیری سرعت گرانش،

bolster important theories in astrophysics,

و تقویت نظریه‌های مهم در فیزیک نجومی،

and provide evidence for the origin of heavy elements like gold and platinum.

و فرآهم آمدن شواهدی از منشا عناصر سنگینی مانند طلا و پلاتینیوم منجر شده است.

Neutron stars haven’t given up all their secrets yet.

ستاره‌های نوترونی هنوز تمام اسرار خود را فاش نکرده‌اند.

LIGO and VIRGO are being upgraded to detect more collisions.

LIGO و VIRGO به روز می‌شوند تا برخوردهای بیشتری را ثبت کنند.

That’ll help us learn what else

این به ما کمک می‌کند آنچه

the spectacular demise of these dense, pulsating, spinning magnets

مرگ تماشایی این مغناطیس‌های چگال، دوار و تپنده

can tell us about the universe.

می‌تواند به ما بگوید را یاد بگیریم.