النجوم النيوترونية: التعريف والحقائق

تتكون النجوم النيوترونية عندما تموت النجوم العملاقة في السوبرنوفا وتنهار نواتها ، مع ذوبان البروتونات والإلكترونات في بعضها البعض لتشكيل النيوترونات. (رصيد الصورة: ناسا / دانا بيري)

النجوم النيوترونية هي أجسام نجمية بحجم المدينة وتبلغ كتلتها 1.4 ضعف كتلة الشمس. ولدت من الموت المتفجر لنجوم أخرى أكبر ، هذه الأشياء الصغيرة تحزم لكمات كبيرة. دعنا نلقي نظرة على ماهيتها وكيف تتشكل وكيف تختلف.

عنقاء نجمي

عندما تنفجر النجوم من أربعة إلى ثمانية أضعاف كتلة الشمس في مستعر أعظم عنيف ، يمكن أن تنفجر طبقاتها الخارجية في عرض مذهل في كثير من الأحيان ، تاركة وراءها نواة صغيرة كثيفة تستمر في الانهيار. تضغط الجاذبية على المادة في نفسها بشدة لدرجة أن البروتونات والإلكترونات تتحد لتكوين النيوترونات ، مما ينتج عنه اسم 'النجم النيوتروني'. [صور سوبر نوفا: صور رائعة لانفجارات النجوم]

تحزم النجوم النيوترونية كتلتها داخل قطر يبلغ 20 كيلومترًا (12.4 ميلًا). هم كذلك كثيف أن ملعقة صغيرة واحدة تزن مليار طن - بافتراض أنك تمكنت بطريقة ما من قطع عينة دون أن تلتقطها قوة الجاذبية القوية للجسم. في المتوسط ​​، تكون الجاذبية على نجم نيوتروني أقوى بملياري مرة من الجاذبية على الأرض. في الواقع ، إنه قوي بما يكفي لثني الإشعاع بشكل كبير من النجم في عملية تُعرف باسم عدسة الجاذبية ، مما يسمح لعلماء الفلك برؤية الجانب الخلفي للنجم.

القوة من المستعر الأعظم الذي ولده تعطي النجم دورانًا سريعًا للغاية ، مما يجعله يدور عدة مرات في الثانية. يمكن للنجوم النيوترونية أن تدور بسرعة تصل إلى 43000 مرة في الدقيقة ، وتتباطأ تدريجيًا بمرور الوقت.

إذا كان النجم النيوتروني جزءًا من نظام ثنائي نجا من الانفجار المميت من مستعر أعظم (أو إذا أسر رفيقًا عابرًا) ، يمكن أن تصبح الأمور أكثر إثارة للاهتمام. إذا كان النجم الثاني أقل كتلة من الشمس ، فإنه يسحب الكتلة من رفيقه إلى شحمة روش ، وهي سحابة تشبه البالون من المواد التي تدور حول النجم النيوتروني. النجوم المصاحبة التي تصل كتلتها إلى 10 أضعاف كتلة الشمس تخلق نقلات جماعية مماثلة تكون غير مستقرة ولا تدوم طويلاً.

النجوم التي تزيد كتلتها عن 10 أضعاف كتلة الشمس على شكل رياح نجمية. تتدفق المادة على طول الأقطاب المغناطيسية للنجم النيوتروني ، مما ينتج عنه نبضات من الأشعة السينية أثناء تسخينها.

بحلول عام 2010 ، تم التعرف على ما يقرب من 1800 نجم نابض من خلال الكشف اللاسلكي ، مع 70 آخر تم العثور عليه بواسطة أشعة جاما. بعض النجوم النابضة لديها كواكب تدور حولها - وبعضها قد يتحول إلى كواكب.

أنواع النجوم النيوترونية

تحتوي بعض النجوم النيوترونية على دفقات من المواد تتدفق منها بسرعة تقارب سرعة الضوء. عندما تجتاز هذه الحزم الأرض ، تومض مثل مصباح المنارة. أطلق العلماء عليها اسم النجوم النابضة بعد ظهورها النابض . تدور النجوم النابضة العادية بين 0.1 و 60 مرة في الثانية ، بينما يمكن أن تنتج النجوم النابضة ذات الملي ثانية 700 مرة في الثانية.

عندما تلتقط النجوم النابضة للأشعة السينية المواد المتدفقة من رفقاء أكثر ضخامة ، تتفاعل تلك المادة مع المجال المغناطيسي لإنتاج حزم عالية الطاقة يمكن رؤيتها في طيف الراديو أو الأشعة السينية أو أشعة جاما. نظرًا لأن مصدر قوتهم الرئيسي يأتي من المواد المصاحبة لهم ، فغالبًا ما يطلق عليهم 'النجوم النابضة التي تعمل بالطاقة'. 'النجوم النابضة التي تعمل بالطاقة الدورانية' تحركها دوران النجوم ، حيث تتفاعل الإلكترونات عالية الطاقة مع المجال المغناطيسي للنجم النابض فوق أقطابها. يمكن للنجوم النيوترونية الشابة قبل أن تبرد أيضًا أن تنتج نبضات من الأشعة السينية عندما تكون بعض الأجزاء أكثر سخونة من غيرها.

عندما تتسارع المادة الموجودة داخل النجم النابض داخل الغلاف المغناطيسي للنجم النابض ، ينتج النجم النيوتروني انبعاث أشعة جاما. يؤدي نقل الطاقة في النجوم النابضة لأشعة غاما إلى إبطاء دوران النجم.

يمكن توقع وميض النجوم النابضة لدرجة أن الباحثين يفكرون في استخدامها للملاحة في رحلات الفضاء.

قال كيث جيندرو من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في ماريلاند لأعضاء الصحافة في عام 2018: `` بعض هذه النجوم النابضة ذات الملي ثانية منتظمة للغاية ، وتشبه الساعة العادية ''.

قال غيندرو: 'نستخدم هذه النجوم النابضة بالطريقة نفسها التي نستخدم بها الساعات الذرية في نظام ملاحة GPS'.

يفتخر النجم النيوتروني المتوسط ​​بمجال مغناطيسي قوي. يبلغ المجال المغناطيسي للأرض حوالي 1 غاوس ، والشمس حوالي بضع مئات من الغاوس ، وفقًا لعالم الفيزياء الفلكية بول سوتر. لكن النجم النيوتروني يمتلك مجالًا مغناطيسيًا بقوة تريليون جاوس.

تمتلك النجوم المغناطيسية مجالات مغناطيسية أقوى ألف مرة من متوسط ​​النجم النيوتروني. يؤدي السحب الناتج إلى استغراق النجم وقتًا أطول للدوران.

وقال سوتر: 'هذا يضع النجوم المغناطيسية في المركز الأول ، وحائزًا على لقب البطولة العالمية' أقوى مجال مغناطيسي '. 'الأرقام موجودة ، لكن من الصعب أن نلف عقولنا من حولهم'.

تلحق هذه الحقول الفوضى ببيئاتها المحلية ، حيث تمتد الذرات إلى قضبان رفيعة بالقلم الرصاص بالقرب من النجوم المغناطيسية. يمكن للنجوم الكثيفة أيضًا أن تدفع دفعات من الإشعاع عالي الكثافة.

اقترب كثيرًا من واحد (على سبيل المثال ، في حدود 1000 كيلومتر ، أو حوالي 600 ميل) ، والمجالات المغناطيسية قوية بما يكفي لإزعاج ليس فقط الكهرباء الحيوية - مما يجعل نبضات أعصابك عديمة الفائدة بشكل مضحك - ولكن هيكلك الجزيئي للغاية ، قال سوتر . 'في مجال النجم المغناطيسي ، أنت مجرد نوع من ... تذوب.'

مع أعلى كثافة لأي جسم فضائي معروف ، يمكن للنجوم النيوترونية إرسال إشعاع عبر المجرة.(رصيد الصورة: كارل تيت ، فنان الرسوم البيانية)

النجوم المحطمة

مثل النجوم العادية ، يمكن لنجمين نيوترونيين أن يدوروا حول بعضهما البعض. إذا كانوا قريبين بدرجة كافية ، فيمكنهم حتى أن يتحولوا إلى الداخل إلى هلاكهم في ظاهرة شديدة تُعرف باسم ' كيلونوفا '.

تسبب اصطدام نجمين نيوترونيين في سماع الموجات حول العالم في عام 2017 ، عندما اكتشف الباحثون موجات الجاذبية والضوء القادم من نفس الاصطدام الكوني. قدم البحث أيضًا أول دليل قوي على أن اصطدامات النجوم النيوترونية هي مصدر الكثير من الذهب والبلاتين والعناصر الثقيلة الأخرى في الكون.

قال هانز توماس جانكا ، كبير العلماء في MPA ، إن `` أصل أثقل العناصر الكيميائية في الكون حير المجتمع العلمي لفترة طويلة جدًا ''. تصريح . الآن ، لدينا أول دليل رصدي لعمليات اندماج النجوم النيوترونية كمصادر ؛ في الواقع ، يمكن أن تكون المصدر الرئيسي لعناصر عملية r ، وهي عناصر أثقل من الحديد ، مثل الذهب والبلاتين.

أطلق الاصطدام القوي كميات هائلة من الضوء وخلق موجات ثقالية تموج عبر الكون. لكن ما حدث للشيئين بعد تحطيمهما يظل لغزا.

قال ديفيد شوميكر ، عالم الأبحاث البارز في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والمتحدث باسم LIGO Scientific Collaboration ، في مؤتمر صحفي عام 2017: `` لا نعرف في الواقع ما حدث للأشياء في النهاية ''. لا نعرف ما إذا كان ثقبًا أسودًا أم نجمًا نيوترونيًا أم أي شيء آخر.

يُعتقد أن الملاحظات هي الأولى من بين العديد من الملاحظات القادمة.

قال المؤلف الرئيسي للدراسة أندرياس باوزوين ، من معهد هايدلبرغ للدراسات النظرية في ألمانيا: `` نتوقع أن يتم قريبًا ملاحظة المزيد من عمليات اندماج النجوم النيوترونية ، وأن بيانات الرصد من هذه الأحداث ستكشف المزيد عن البنية الداخلية للمادة ''. في بيان .

اتبع نولا تايلور ريد في تضمين التغريدة و موقع التواصل الاجتماعي الفيسبوك ، أو + Google . تابعنا على تضمين التغريدة و موقع التواصل الاجتماعي الفيسبوك أو + Google .