دانش آدینه ۲۴: پخت و پز کیهانی پاستای هسته‌ای

دیدارنیوز ـ سروش زمانی‌مقدم: شاید شگفت انگیزترین حقیقت در مورد اسرار کیهان آن باشد، که تمامی آنچه که امروزه در اطرافمان می‌بینیم و حتی خودمان و تک تک اتم‌ها و عناصر بدنمان، در اجاق‌های هسته‌ای ستارگان خلق شده اند، اما این همه هنرنمایی سرانگشتان توانای کیهان نیست!

در یک آشپزی کیهانی عظیم، به شرحی که خواهیم دید، در قلب موجوداتی عجیب به نام "ستارگان نوترونی"، ماده‌ای ایجاد می‌شود که سخت‌ترین و چگال‌ترین ساختار شناخته شده در کیهان است. این ماده شگفت انگیز در حدود ۱۰ میلیارد برابر قوی‌تر از فولاد است و بنا به شکل ظاهری آن پس از تشکیل شدن که همانند استوانه‌هایی بلند و یا ورقه‌هایی تخت است، معمولا "ماکارونی" و "لازانیا" لقب گرفته و اطلاق نام "پاستای هسته ای" به آن نیز به این دلیل است.

بیایید در ابتدا با هم نگاهی اجمالی به آنچه که ستاره نوترونی می‌نامیم داشته باشیم تا پس از آن بتوانیم به شرح آنچه که در قلب آن تحت عنوان پخت پاستای هسته‌ای رخ می‌دهد بپردازیم.

در ساده‌ترین تعریف، این موجودات کیهانی، نوع خاصی از ستاره هستند که از رمبش گرانشی ستارگانی که جرم اولیه هسته شان حدود ۱.۵ الی ۳ برابر خورشیدمان بوده‌اند تشکیل یافته‌اند و بنابر آنچه که از نام آن‌ها مشخص است، به دلیل نیروی گرانش شدیدشان، پروتون‌ها و الکترون‌های درونشان آن قدر به هم فشرده شده‌اند که هسته مواد درونی شان و همچنین پروتون‌هایشان شکسته شده و در نهایت با جوش خوردن پروتون‌ها و الکترون‌های آنها، ساختاری تماما از ذرات نوترون پیدا کرده‌اند. در واقع ستارگان نوترونی آخرین مرحله قبل از تشکیل یک سیاهچاله هستند که با جرم هسته ستارگانی حداقل سه برابر بزرگتر از خورشید تشکیل می‌شوند. در اولین تخمین سرانگشتی برای درک این درهم فشردگی استخوان شکن تصور کنید که تمام جرم خورشیدمان، در مکانی به وسعت تنها یک شهر جا داده شود!

بنابراین اندازه یک ستاره نوترونی فقط در حدود چند ده کیلومتر است حال آنکه چگالی آن حدود صدهزار میلیون کیلوگرم در سانتی متر مکعب است!

پر واضح است که این موجودات که آن‌ها را هیولا‌های گرانشی نیز می‌نامند، از چگال‌ترین و فشرده‌ترین ساختار‌های شناخته شده کیهانی ما هستند به طوری که تنها یک قاشق چای خوری از آنها، بطور میانگین، حدود پنج میلیون تن وزن دارد! و این در حالیست که یک قاشق چای خوری از خورشیدمان تنها حدود دو کیلوگرم وزن دارد!

بنابراین به نظر امکان تصور نیروی خارق العاده گرانش آن‌ها غیر ممکن است. در واقع میزان نیروی گرانش یک ستاره نوترونی به حدی است که هر موجودی سه بعدی همچون انسان، در صورت وجود فرضی اش روی آن، آنقدر فشرده و تخت می‌گردد تا در نهایت بصورت یک موجودی دو بعدی له شود چرا که بدن ما توانایی تحمل این تجربه سخت و خشن که وزنش میلیارد‌ها برابر شود را نخواهد داشت. پر واضح است که شکل گیری ساختار‌های مرتفع سه بعدی بر روی سطح ستارگان نوترونی با داشتن جاذبه سطحی که میلیارد‌ها برابر سطح زمین است، تا چه اندازه بعید و سخت است و بنابراین در مقام مقایسه، کوه اورست یک ستاره نوترونی، ارتفاعی بیش از پنج میلی متر نخواهد داشت!

این فشردگی و فشار تا به حدی است که گویی بتوانیم با پرکردن تمام فضای خالی اتم ها، جملگی نسل زنده بشر را تنها در یک حبه کوچک قند جا بدهیم! حبه قندی که وزنی در حدود کوه اورست را خواهد داشت.

اما ماجرا به این مرحله ختم نمی‌شود و تحقیقات علمی نظری مبتنی بر مدل‌های شبیه سازی شده بر پایه آن چیزی که تا به حال درباره شرایط تشکیل ستارگان نوترونی می‌دانیم نشان می‌دهند که اوضاع در لایه‌های درونی‌تر ستارگان نوترونی وخیم‌تر است و بازچینش مواد درونی و چگالش لایه‌های درونی‌تر تحت فشار در ستاره‌های نوترونی بصورتی است که ساختار‌های تخت و استوانه مانندی به شکل لازانیا می‌سازنند که اصولا غیر قابل شکستن بوده و از آن‌ها با عنوان پاستای هسته‌ای نام می‌بریم.

بیایید این بار به جای کیهان، با هم به پخت این فرآورده شگفت بپردازیم.‌

می‌توان دستور آشپزی این فرآورده غریب را بصورت خلاصه چنین بیان و آن را بصورت زیر اجرا کرد: