اكتشف الباحثون طريقة جديدة لاكتشاف بعض أكثر أحداث الاندماج كارثية في الكون قبل حدوثها.
يمكن للنجوم النيوترونية ، وهي النوى شديدة الكثافة للنجوم الميتة الضخمة التي تتصاعد باتجاه بعضها البعض أو في ثقب أسود ، أن ترفع موجات المد والجزر في محيطات الجسيمات المشحونة الثقيلة المحيطة بالنجوم النيوترونية. اكتشف الباحثون أن هذه الموجات المد والجزر تتجلى من خلال رشقات منتظمة من الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي قد يكون بمثابة نظام إنذار مبكر لعمليات الاندماج الوشيكة.
ربما تكون النجوم النيوترونية هي أكثر الأشياء تطرفًا في الكون. نعم ، قد تكون الثقوب السوداء أكثر غرابة ، لكنها بسيطة نسبيًا - فهي تمتلك قدرًا كبيرًا من الجاذبية. في المقابل ، النجوم النيوترونية هي في الأساس نوى ذرية عملاقة ، وهذا يتضمن فيزياء مثيرة للاهتمام ومعقدة لا تمتلكها الثقوب السوداء.
يبلغ قطر النجم النيوتروني النموذجي بضعة كيلومترات فقط ، ولكن يمكن أن يزن عدة أضعاف كتلة الشمس. وهي تتكون بالكامل تقريبًا من النيوترونات (ومن هنا جاءت تسميتها) ، ولكنها تحتوي على مجموعات من الإلكترونات الحرة والبروتونات وأيونات النوى الثقيلة. لقد ولدوا من المستعرات الأعظمية - انفجارات النجوم الضخمة المحتضرة - وبعضها قد يحتوي على أقوى المجالات المغناطيسية في الكون بأسره.
الجزء الداخلي من النجوم النيوترونية هو الأكثر غموضًا لأن الضغط والكثافة كبيرة جدًا لدرجة أنها تتجاوز معرفتنا الحالية بالفيزياء. تشير بعض النماذج إلى أن النوى هي ببساطة تيار منتظم من النيوترونات ، بينما يقترح البعض الآخر أن النيوترونات نفسها تتحلل إلى كواركاتها. خلف اللب الداخلي توجد كتلة صلبة وناعمة من النيوترونات تتحول ببطء إلى أنماط أكثر تعقيدًا ، مثل الكتل والخيوط ، والمعروفة مجتمعة باسم العجينة النووية.
يُعتقد أن القشرة الخارجية للنجم النيوتروني تتكون من إلكترونات فائقة السوائل ونيوترونات تفسح المجال لشبكة بلورية عندما تقترب من السطح. أخيرًا ، هناك المحيط - طبقة من الإلكترونات السائلة والنيوترونات والأيونات على عمق 10 إلى 100 متر.
الطبيعة الغريبة للغاية للمادة في ظل هذه الظروف - لا تحدث نيوترونات الموائع الفائقة عادةً من تلقاء نفسها - تجعل النجوم النيوترونية مرشحة رئيسية لدراسة الفيزياء المتطرفة. تم تنقيح هذه الفكرة بعد اكتشاف GW 170817 ، وهي إشارة موجة جاذبية تم اكتشافها جنبًا إلى جنب مع الانبعاث الكهرومغناطيسي لنجمين نيوترونيين مدمجين. يسمح الاكتشاف المشترك ، الذي يطلق عليه علم الفلك متعدد المرسال ، للفيزيائيين بسبر نوى النجوم النيوترونية كما لم يحدث من قبل.
ولكن منذ اكتشاف موجات الجاذبية لأول مرة في عام 2017 ، لم نشهد أي أحداث اندماج أخرى للنجوم النيوترونية ، وهو أمر مخيب للآمال لأن النجوم النيوترونية هي واحدة من أفضل مختبرات الطبيعة لاختبار فيزياء الطاقة العالية.
ولكن الآن هناك طريقة جديدة لمراقبة السلوك الغريب للنجوم النيوترونية قد تعني أننا لن نضطر إلى الانتظار لفترة أطول. تركز الورقة الجديدة ، التي نُشرت في مايو في قاعدة بيانات ما قبل الطباعة arXiv ، على محيطات النجوم النيوترونية ، والتي ، بالإضافة إلى الإلكترونات والنيوترونات الحرة ، يمكن أن تحتوي أيضًا على الكربون والأكسجين والحديد. على الرغم من أن المحيطات ضحلة نسبيًا مقارنة بالعمق الكامل للنجم النيوتروني ، إلا أنها الطبقة الخارجية (باستثناء "الغلاف الجوي" الرقيق بشكل لا يصدق) وجزء النجم النيوتروني الذي يستجيب بسهولة للكون الخارجي.
على وجه الخصوص ، وجد الباحثون أن هذه المحيطات الضحلة يمكن أن تدعم المد والجزر مثل المحيطات على الأرض. لكن لرفع المد على نجم نيوتروني يتطلب الكثير من الجاذبية للتغلب على كل تلك الجاذبية الشديدة. يظهر المد في النجوم النيوترونية فقط عندما يكون النجم النيوتروني قريبًا بدرجة كافية من جسم كثيف وكثيف ، مثل نجم نيوتروني آخر أو ثقب أسود.
لحسن الحظ ، هذه الثنائيات شائعة نسبيًا ، حيث تتشكل النجوم عادةً في أنظمة متعددة ثم تمر عبر دورات حياتها ، تاركة وراءها في النهاية مجموعات من الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية.
عندما يبدأ نجم نيوتروني في الاندماج مع نجم نيوتروني آخر أو ثقب أسود ، فإن الأجسام تدور ببطء معًا على مدار عدة سنوات. أثناء دورانها ، تأخذ موجات الجاذبية الطاقة من النظام ، مما يجعل الزوج أقرب. بعد كل شيء ، في اللحظات الأخيرة ، يكتمل الاندماج في غضون ثوانٍ.
ولكن قبل حدوث ذلك ، يمكن للقمر الصناعي الذي يدور في المدار أن يطلق سلسلة من المد والجزر على النجم النيوتروني. يمكن أن تحافظ هذه المد والجزر على تردد يصل إلى 100 ميغا هرتز وتحمل ما يصل إلى 10 ^ 29 جول من الطاقة. لإعطائك فكرة عن حجم هذا الرقم ، يستخدم الجنس البشري بأكمله فقط 10 ^ 20 جول كل عام. الموجة الرنانة لنجم نيوتروني واحد لديها طاقة أكثر من كل إشعاع الشمس لمدة 10 آلاف سنة.
على عكس أمواج المحيط ، تتكون هذه المد والجزر من محيط من البلازما. تعني الشحنات الكهربائية الشديدة أن المد والجزر يمكن أن ينبعث منها رشقات شديدة من الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يمكن أن يظهر لنا على شكل انفجارات من الأشعة السينية وأشعة غاما.
بناءً على حساباتهم ، قدر الباحثون أن المراصد الفضائية مثل تلسكوب فيرمي لأشعة غاما الفضائية ومجموعة التلسكوب الطيفي النووي (نوستار) يمكنها اكتشاف عدة نجوم نيوترونية كل عام ، وأن هذه الإشارات ستظهر قبل عدة سنوات من النهاية. الاندماج.
من خلال هذا التحذير ، يمكن لعلماء الفلك تجهيز تلسكوباتهم ومراصدهم حتى يكونوا مستعدين لالتقاط لحظة الاندماج نفسها والبحث في بيانات موجات كهرومغناطيسية وجاذبية أكثر قيمة.
يمكنك مساعدة أوكرانيا في محاربة الغزاة الروس. أفضل طريقة للقيام بذلك هي التبرع بالأموال للقوات المسلحة لأوكرانيا من خلال الحفاظ على الحياة او من خلال الصفحة الرسمية NBU.
اشترك في صفحاتنا في Twitter و Facebook.
اقرأ أيضا: