يكتشف LIRGO و VIRGO اجتماع نجم نيوتروني وثقب أسود
– أخبار 7 مايو 2019 –
في عام 2015 ، لوحظت الموجة الجاذبية الأولى ، بعد حوالي مائة عام من تنبؤ ألبرت أينشتاين بوجودها. موجات الجاذبية هي تذبذبات في انحناء الزمكان. تحدث عندما تتسارع الجماهير. يمكن لهذه الموجات السفر ملايين من سنة ضوئية. ومع ذلك ، فهي إشارات ضعيفة للغاية. هذا هو السبب في أنه لا يمكن اكتشافها إلا في الحالات القصوى ، عندما تدور الكائنات الضخمة جدًا بسرعة عالية ، على سبيل المثال الثقوب السوداء أو النجوم النيوترونية قبل لحظات قليلة من اندماجها.
منذ أول اكتشاف لموجة الجاذبية ، أتيحت لنا فرصة مراقبة العديد من إشارات اندماج نجوم النيوترون وانصهار الثقوب السوداء. بدأ مقياس التداخل LIGO و VIRGO ، وهما الأداة الوحيدة القادرة حاليًا على اكتشاف موجات الجاذبية ، منذ فترة وجيزة في رصد ملاحظات جديدة. يجب أن تستمر أحد عشر شهرًا آخر وتكون الملاحظات عديدة بالفعل. تمكنت مقاييس التداخل الموجودة في الولايات المتحدة وإيطاليا بالفعل من رصد خمسة أحداث جديدة. واحدة من هذه الأحداث مثيرة للاهتمام بشكل خاص.
في 26 أبريل 2019 ، حددت LIGO و VIRGO إشارة غير عادية يمكن أن تأتي من مواجهة قاتلة لنجم نيوتروني مع وجود ثقب أسود. في غضون ثلاث سنوات فقط ، كانت فرق LIGO و VIRGO قد اكتشفت جميع أنواع الأحداث القابلة للاكتشاف باستخدام أدواتها ، وهذا دليل على الكفاءة القصوى لهذه الأدوات. تعد القدرة على اكتشاف انصهار فتحتين أسوديتين من أقوى الأدلة على وجودهما. إذا أخذنا في الاعتبار صورة الثقب الأسود التي التقطها تلسكوب الأحداث في الأفق ، فمن المحتمل أن يتذكر التاريخ أن نهاية عام 2010 كانت اللحظة التي تم فيها تأكيد التأكيد النهائي لوجود هذه الوحوش الكونية.
قد تبدو اندماجات النجوم النيوترونية أقل إثارة للإعجاب ، ولكنها ربما تكون الأكثر إثارة للاهتمام. عندما يتم دمج ثقوبين أسود ، فإنها تنبعث فقط من موجات الجاذبية. هذه هي الطريقة الوحيدة للكشف عن مثل هذا الحدث. عندما يندمج نجمان نيوترونيان ، ينبعثان من موجات الجاذبية ولكن أيضًا وميض قوي للضوء في جميع مناطق الطيف الكهرومغناطيسي. تقع تداخل LIGO و VIRGO على بعد آلاف الكيلومترات من بعضها البعض. وبالتالي يمكن استخدامها لتحديد مصدر الإشارة بواسطة ثلاثية. يمكننا بعد ذلك توجيه التلسكوبات التقليدية إلى مصدر هذه الإشارة لمعرفة ما إذا كانت إشارة الجاذبية تتبعها إشارة ضوئية.
هذا ما حدث في عام 2017 عند اكتشاف مزيج من النجوم النيوترونية. تمكن ما يقرب من 70 مرصدًا على الأرض وفي الفضاء من تسجيل الحدث على الموجات اللاسلكية أو البصرية أو جاما. أن تكون قادرًا على مراقبة نفس الحدث في الموجات الكهرومغناطيسية وفي الموجات التثاقلية هو ظهور ما يسمى بعلم الفلك متعدد المقاطع. يبدو الأمر كما لو أن السماء قد لوحظت بصمت منذ قرون وفجأة بدأ ممثلو العرض الكوني في التحدث.
تم اكتشاف اندماج جديد لنجوم النيوترون في 25 أبريل 2019. في هذه المرة ، كان اثنان فقط من مقاييس التداخل الثلاثة الخاصة بـ LIGO أو VIRGO تعمل ، مما لم يسمح بتحديد موقع الإشارة بدقة شديدة. ما زلنا نعرف أن الحدث قد وقع في حوالي 5000 سنة ضوئية من المنزل. تُظهر هذه الاكتشافات المتكررة أن أحداثًا مثل الثقب الأسود أو عمليات الدمج بين النجوم النيوترونية شائعة في الكون. سيتم الانتهاء من فترة التعليقات الحالية خلال عام واحد ، مما يسمح بتحديد مائة حدث أو نحو ذلك ، وربما اكتشافات جديدة.
تولد النجوم النيوترونية المادة أكثر من 10 مليار مرة من المعدن
– أخبار 25 سبتمبر 2018 –
النجوم النيوترونية هي بقايا الانفجارات الضخمة التي تدل على نهاية حياة النجوم الضخمة. هذه الانفجارات ، السوبرنوفا ، تنجم عن الانهيار الجاذبي لقلب هذه النجوم. هذا يولد أجسامًا صغيرة كثيفة بشكل لا يصدق ، وهي النجوم النيوترونية. نجوم النيوترون هي نجوم مدهشة لعدة أسباب. لو كانوا أكثف قليلاً ، سينهارون لخلق ثقوب سوداء.
إن سنتيمترًا واحدًا مكعبًا مأخوذًا من سطح نجم نيوتروني سيكون له كتلة تبلغ عدة مئات من ملايين الأطنان. هذه الكثافة الاستثنائية تجلب المادة إلى الدول غير المفهومة جيداً. وكلما ازدادت في قلب النجم النيوتروني ، كلما أصبحت المادة أكثر كثافة ، أصبح من الأصعب وضع نموذج لها. ومع ذلك ، من المهم أن نفهم هذه الحالات من المادة التي يمكن أن تخبرنا على سبيل المثال عن توقيع الجاذبية لنجم نيوتروني ، وهي بيانات مثيرة للاهتمام للغاية بالنسبة للعلم الحديث لملاحظة موجات الجاذبية.
حاول ثلاثة من الباحثين محاكاة ما يحدث مباشرة تحت قشرة نجم نيوتروني ، وكانت نتائجهم مدهشة للغاية. لقد حاولوا حساب كيفية تصرف 983 ألف بروتون و 2.3 مليون نيوترون في بيئة عالية الكثافة. يبدو الأمر سهلاً ، ولكن الأمر سيستغرق حوالي 2 مليون ساعة حوسبة للكمبيوتر للقيام بهذه المحاكاة. في الواقع ، كل جسيم يتفاعل بشكل دائم مع جميع المحيطين به. وقد أدت عمليات المحاكاة السابقة بالفعل إلى فرضية مفادها أنه في ظل هذه الظروف ، تخلق المادة هياكل غريبة ، وهو نموذج يحمل اليوم اسم المعكرونة النووية.
وهكذا ، فإن المادة المنحلة لنجم نيوتروني سوف يتم تنظيمها تلقائيًا إلى كرات أو أنابيب أو أوراق ، حسب العمق. وقرر الباحثون بطبيعة الحال تسمية هذه الدول النوكيتشي أو الإسباغيتي أو اللازانيا. هذه هي المعكرونة النووية. تذهب الدراسة الجديدة إلى أبعد من ذلك في عمليات المحاكاة. سعى الثلاثي الأمريكي الكندي لتحديد نقطة الانهيار لهذه المعكرونة النووية. أرادوا معرفة ما إذا كانت المادة في العمق أكثر كثافة وأكثر صرامة من المواد الموجودة على السطح. والجواب هو نعم. هذه المعكرونة النووية هي على الأرجح أصعب المواد في الكون. سوف تكون صلابة هذه المادة حوالي 10 مليار مرة من المعدن.
هذه النتيجة تعني أيضا أن النجوم النيوترونية يمكن أن تصدر موجات الجاذبية باستمرار. سيكون إنشاء المعكرونة النووية غير منتظم تحت قشرة هذه النجوم ، ونجوم النيوترون معروفة بتناوبها السريع. لكن وجود كتلة غير منتظمة هائلة في الدوران السريع يعني أيضا وجود موجات جاذبية. سيكون من الصعب التحقق من نموذج المعكرونة النووية. من غير المعقول أن نأمل في إعادة إنشائها في مختبر لأن الضغط اللازم يتجاوز إلى حد كبير قدرات العبقرية البشرية. في الواقع ، هذه الهياكل لا يمكن أن توجد خارج نجم نيوتروني. ربما يمكن لملاحظة موجة جاذبية دقيقة إلى حد ما أن تُظهر أن النجوم النيوترونية تنبعث منها موجات جاذبية ، لكن أجهزة الكشف الخاصة بنا لا تزال تحقق بعض التقدم قبل السماح بهذا النوع من المراقبة.
Image by NASA / CXC / ASU / J. Hester et al.
مصادر
