أخبار عاجلة
الرئيسية / الصفحة الرئيسية / جسم فلكي غامض في “فجوة كتلية”: نجم نيوتروني؟ الثقب الأسود؟

جسم فلكي غامض في “فجوة كتلية”: نجم نيوتروني؟ الثقب الأسود؟


اكتشف الباحثون ما هو أثقل نجم نيوتروني معروف ، أو أخف ثقب أسود.

عندما تموت أكبر النجوم ، تنهار تحت جاذبيتها وتترك وراءها ثقوبًا سوداء. عندما تموت النجوم الأقل كتلة قليلاً ، تنفجر في المستعرات الأعظمية وتترك وراءها بقايا نجوم كثيفة ميتة تسمى النجوم النيوترونية. لعقود ، حير الفلكيون بفجوة تقع بين النجوم النيوترونية والثقوب السوداء: أثقل نجم نيوتروني معروف لا يزيد عن 2.5 ضعف كتلة شمسنا ، أو 2.5 كتلة شمسية ، وأخف ثقب أسود معروف حوالي 5 الكتل الشمسية. بقي السؤال: هل يوجد أي شيء في ما يسمى بالفجوة الجماعية؟

الآن ، في دراسة جديدة من مرصد الموجة التداخلية بالليزر (LIGO) وكاشف العذراء في أوروبا ، أعلن العلماء عن اكتشاف جسم يحتوي على 2.6 كتلة شمسية ، مما يضعه بقوة في فجوة الكتلة. تم العثور على الجسم في 14 أغسطس 2019 ، حيث تم دمجه مع ثقب أسود من 23 كتلة شمسية ، مما أدى إلى ظهور موجة من موجات الجاذبية تم اكتشافها على الأرض بواسطة LIGO و Virgo. يتم نشر ورقة حول الكشف اليوم ، 23 يونيو ، في رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.

تقول فيكي كالوجيرا ، الأستاذة في جامعة نورث وسترن: “نحن ننتظر عقودًا لحل هذا اللغز”. “نحن لا نعرف ما إذا كان هذا الجسم هو أثقل نجم نيوتروني معروف ، أو أخف ثقب أسود معروف ، ولكن في كلتا الحالتين يحطم الرقم القياسي.”

يقول المؤلف المشارك باتريك برادي ، الأستاذ في جامعة ويسكونسن ، ميلووكي ، والمتحدث الرسمي باسم LIGO Scientific Collaboration: “سيؤدي هذا إلى تغيير الطريقة التي يتحدث بها العلماء عن النجوم النيوترونية والثقوب السوداء”. “قد لا تكون الفجوة الجماعية في الواقع موجودة على الإطلاق ، ولكن ربما كانت بسبب قيود في قدرات المراقبة. سيوضح الوقت والمزيد من الملاحظات.”

أدى الاندماج الكوني الموصوف في الدراسة ، وهو حدث أطلق عليه اسم GW190814 ، إلى ثقب أسود أخير حوالي 25 مرة من كتلة الشمس (تم تحويل بعض الكتلة المدمجة إلى انفجار طاقة في شكل موجات جاذبية). يقع الثقب الأسود المشكل حديثًا على بعد حوالي 800 مليون سنة ضوئية من الأرض.

قبل دمج الجسمين ، اختلفت كتلهما بعامل 9 ، مما يجعل هذه النسبة الأكثر تطرفًا المعروفة بحدث موجة الجاذبية. حدث آخر تم الإبلاغ عنه مؤخرًا LIGO-Virgo ، يسمى GW190412 ، وقع بين اثنين من الثقوب السوداء بنسبة كتلة تبلغ حوالي 4: 1.

“من الصعب على النماذج النظرية الحالية أن تشكل أزواجًا من الأجسام المدمجة مع نسبة كتلة كبيرة كهذه يقيم فيها الشريك المنخفض الكتلة في فجوة الكتلة. يشير هذا الاكتشاف إلى أن هذه الأحداث تحدث في كثير من الأحيان أكثر مما توقعنا ، مما يجعل هذا يشرح كالوجيرا: “إن الشيء المثير للفضول حقًا مثير للاهتمام”. “قد يكون الجسم الغامض نجمًا نيوترونيًا يندمج مع ثقب أسود ، وهو احتمال مثير متوقع نظريًا ولكن لم يتم تأكيده بعد بالملاحظة. ومع ذلك ، عند 2.6 مرة من كتلة شمسنا ، يتجاوز التوقعات الحديثة للكتلة القصوى للنجوم النيوترونية ، و قد يكون بدلاً من ذلك أخف ثقب أسود تم اكتشافه على الإطلاق. “

عندما اكتشف علماء LIGO و Virgo هذا الاندماج ، أرسلوا على الفور تنبيهًا إلى المجتمع الفلكي. تمت متابعة العشرات من المقاريب الأرضية والفضائية بحثًا عن موجات ضوئية ولدت في الحدث ، ولكن لم يلتقط أي منها أي إشارات. حتى الآن ، تم رؤية مثل هذه النظائر الخفيفة لإشارات الموجات الجاذبية مرة واحدة فقط ، في حدث يسمى GW170817. تضمن هذا الحدث ، الذي اكتشفته شبكة LIGO-Virgo في أغسطس من عام 2017 ، اصطدامًا ناريًا بين نجمين نيوترونيين شهدهما لاحقًا عشرات التلسكوبات على الأرض وفي الفضاء. تصادم النجوم النيوترونية شؤون فوضوية مع تدفق المادة إلى الخارج في جميع الاتجاهات ، وبالتالي من المتوقع أن يلمع بالضوء. على العكس من ذلك ، يعتقد أن عمليات دمج الثقب الأسود ، في معظم الظروف ، لا تنتج الضوء.

وفقًا لعلماء LIGO و Virgo ، لم يتم مشاهدة حدث أغسطس 2019 بواسطة التلسكوبات الخفيفة لعدة أسباب محتملة. أولاً ، كان هذا الحدث بعيدًا ست مرات عن الاندماج الذي لوحظ في عام 2017 ، مما يجعل من الصعب التقاط أي إشارات ضوئية. ثانيًا ، إذا تضمن التصادم ثقبين أسودين ، فمن المحتمل ألا يضيء بأي ضوء. ثالثًا ، إذا كان الجسم في الواقع نجمًا نيوترونيًا ، لربما ابتلعه شريكه ذو الثقب الأسود الأكثر ضخامة 9 أضعاف ؛ فالنجم النيوتروني الذي يستهلكه ثقب أسود لا يعطي أي ضوء.

يقول كالوجيرا: “أعتقد أن باك مان يأكل نقطة صغيرة”. “عندما تكون الكتل غير متماثلة للغاية ، يمكن أن يؤكل النجم النيوتروني الأصغر في لدغة واحدة.”

كيف سيعرف الباحثون يومًا ما إذا كان الجسم الغامض نجمًا نيوترونيًا أم ثقبًا أسود؟ قد تلتقط الملاحظات المستقبلية مع LIGO و Virgo وربما تلسكوبات أخرى أحداثًا مشابهة من شأنها أن تساعد في الكشف عما إذا كانت هناك أجسام إضافية موجودة في فجوة الكتلة.

يقول تشارلي هوي ، وهو عضو في LIGO Scientific Collaboration وطالب دراسات عليا في جامعة كارديف: “هذه هي اللمحة الأولى لما يمكن أن يكون مجموعة جديدة تمامًا من الأشياء الثنائية المدمجة”. “المثير حقًا هو أن هذه ليست سوى البداية. فمع ازدياد حساسية أجهزة الكشف ، سنلاحظ المزيد من هذه الإشارات ، وسنكون قادرين على تحديد مجموعات النجوم النيوترونية والثقوب السوداء في الكون. “

يقول بيدرو مارونيتي ، مدير برنامج فيزياء الجاذبية في مؤسسة العلوم الوطنية (NSF): “كانت الفجوة الكبيرة لغزًا مثيرًا للاهتمام منذ عقود ، وقد اكتشفنا الآن جسمًا يتناسب تمامًا داخله”. “لا يمكن تفسير ذلك دون تحدي فهمنا للمادة الكثيفة للغاية أو ما نعرفه عن تطور النجوم. هذه الملاحظة هي مثال آخر على الإمكانات التحويلية لمجال علم الفلك الموجي الثقالي ، الذي يجلب رؤى جديدة مع كل كشف جديد “.

شاهد أيضاً

تعليم الفيزياء للشبكات العصبية يزيل “عمى الفوضى”

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *