ماده عجیب؟

به نظر شما خطرناک‌ترین ماده در دنیا چیست؟ جواب در دل ستارگان است! گونه خاصی از ستارگان در آسمان وجود دارند که یک ماده عجیب و خطرناک درون آن‌ها تولید می‌شود. در ادامه با جزئیات تشکیل این ماده آشنا خواهید شد.

دانشمندان سال‌ها تلاش کردند تا پاسخی علمی برای اتفاقات پس از مرگ ستارگان پیدا کنند. در واقع اینکه پس از مرگ یک ستاره چه اتفاقی برای آن می‌افتد، بستگی به جرم ستاره مورد نظر دارد. بنابراین پاسخ‌های این پرسش بسیار متنوع هستند و هر کدام می‌توانند شما را شگفت زده کنند.

ستاره‌های بزرگ‌تر که جرمی ۲۰ برابر جرم خورشید دارند، زمانی که سوختشان تمام می‌شود، شروع به جمع شدن می‌کنند و چگالی آن‌ها بیشتر شده و دمای آن‌ها افزایش می‌یابد. وقتی دمای مرکز به ۱۰۰ میلیارد درجه برسد، لایه‌های بیرونی به صورت ابرنواختر منفجر می‌شوند و در مرکز هسته ستاره، در مکانی به‌اسم چاه گرانشی، سقوط می‌کند. ستاره، خود را در یک نقطه فشرده می‌کند و در اینجاست که یک سیاهچاله متولد می‌شود. بنابراین ستارگان بسیار بزرگ معمولا در انتهای عمر خود تبدیل به سیاه چاله خواهند شد. اما این برای همه ستارگان بزرگ رخ نخواهد داد!

ابر ‌ستاره‌‌ای که جرم هسته آن بین ۱ تا ۳ برابر جرم خورشید است، در اواخر عمر خود با انفجار ابرنواختر، بخشی از گازها و جرم خود را از دست می‌دهد. لایه‌های بیرونی ستاره نیز در اثر نیروی جاذبه هسته از بین رفته و در هسته متراکم می‌شوند. در اینجاست که ستاره نوترونی تشکیل می‌شود؛ ستاره‌‌ای که عمدتا از ذره بنیادی نوترون تشکیل شده و در اثر انفجار ابرنواختر به‌وجود می‌آید.

ستاره‌های نوترونی کوچکترین و متراکم‌ترین ستارگانی هستند که تاکنون شناخته شده‌اند. این ستاره‌ها در سحابی خرچنگ قرار گرفته‌اند و برخلاف سیاه چاله‌ها که نور نمی‌تواند از آن‌ها عبور کند، این ستاره‌‌ها هر چند ثانیه یک‌بار نور مرئی را به زمین ارسال می‌کنند که آن‌ها را با چشم غیر مسلح نیز قابل رویت می‌کند. این ستاره‌های خارق‌العاده‌، جاذبه بسیار زیادی دارند و می‌توانند هر جسمی که نزدیک به آنهاست را به درون خود جذب کنند.

احتمال تشکیل ماده عجیب درون ستاره نوترونی اطلاعات موجود در مورد ستارگان نوترونی بسیار اندک است. بنابراین در سال‌های اخیر، دانشمندان تحقیقات زیادی بر روی این دسته از ستارگان انجام داده‌اند. برخی از دانشمندان معتقدند جاذبه و فشار بسیار زیاد باعث فشرده شدن پروتون‌ها و الکترون‌ها به درون یکدیگر می‌شوند که این موضوع باعث می‌شود تنها کوارک‌ها باقی بمانند.

کوارک یک ذره بنیادی و یکی از اجزای پایه‌ای تشکیل‌دهنده ماده است. کوارک‌ها با هم ترکیب می‌شوند تا ذرات مرکبی به نام هادرون را پدیدآورند که پایدارترین این هادرون‌ها پروتون و نوترون، یعنی اجزای تشکیل‌دهنده هسته اتم هستند. به دلیل پدیده‌ای که به حبس رنگ معروف است، کوارک‌ها هیچ‌گاه به صورت انفرادی یافت نمی‌شوند و مستقیماً قابل مشاهده نیستند. ۶ گونه مختلف از کوارک‌ها وجود دارد که به هر یک از آن‌ها یک مزه می‌گویند. این مزه‌ها شامل بالا، پایین، افسون، شگفت، سر و ته هستند. ستاره نوترونی که تبدیل به یک ستاره کوارکی شده است، متشکل از کوارک‌های بالا و پایین و نوع دیگری از کوارک (کوارک عجیب) که از بقیه سنگین‌تر است خواهد بود که این کوارک تاکنون در هیچ ماده‌ای کشف نشده‌است.

در سال ۲۰۰۴، محققان دانشگاه کرنل فرض کردند که شرایط درونی یک ستاره نوترونی می تواند جای خود را به هایپرون‌ها (نوعی ذره که شامل کوارک های عجیب و غریب است) بدهد. این کوارک از نظر اتمی آنقدر کامل است که می‌تواند به راحتی کوارک‌های اطراف خود را به کوارک‌های عجیب تبدیل کند و در نتیجه یک ماده عجیب به وجود آورد. ستاره نوترونی که به طور کامل به ماده عجیب تبدیل شده است، ستاره کوارکی عجیب یا ستاره عجیب نامیده می‌شود. محققان احتمال می‌دهند که این ویژگی درون ستاره‌های نوترونی ممکن است بتواند کل ستارگان و سیارات را نیز به یک ماده عجیب تبدیل کند و در نتیجه احتمال کشف سیارات و کوتوله‌های سفید عجیب و غریب را فراهم کند.

طبق گزارشات منتشر شده توسط محققان دانشگاه کرنل در سال ۲۰۱۹، پراکندگی اولیه ماده عجیب از یک ستاره کوارکی، احتمالاً در هنگام برخورد بین یک یا چند ستاره کوارکی عجیب رخ داده است. حال سوال اینجاست که پس از آن چه اتفاقی می‌افتد؟ برخی از پژوهشگران حوزه اخترفیزیک بر این باورند که اگر یک حشره عجیب با اتمسفر زمین تماس پیدا کند، ماهیت عجیب ترکیب اتمی آن سبب می‌شود همه چیز روی زمین به ماده عجیب و غریب تبدیل شود؛ فرآیندی که برای همه موجودات روی زمین کشنده و مرگ‌بار خواهد بود.

مجله Nature در سال 2017 گزارشی منتشر کرد که نشان می‌دهد ماده عجیب به طور بالقوه می‌تواند همان ماده تاریک باشد که تقریباً 85 درصد از جرم شناخته شده جهان را تشکیل می‌دهد. این مواد تاریک در سراسر کیهان پخش هستند و بر اساس این فرض که مواد عجیب هر چیزی را که با آن‌ در تماس هستند به ماهیت خود تبدیل می‌کنند، احتمالاً در آینده شاهد تشکیل سیارات و ستاره‌هایی با ترکیبات عجیب‌ خواهیم بود.