نجم نيوتروني “زائد الوزن” يتحدى نظرية الثقب الأسود ، كما يقول علماء الفلك | الثقوب السوداء

لاحظ علماء الفلك وجود نجم نيوتروني “زائد الوزن” ، الذين يقولون إن الجسم الغامض يربك النظريات الفلكية.

تم إنتاج النجم فائق الكتلة عن طريق اندماج نجمين نيوترونيين أصغر. عادةً ما ينتج عن مثل هذه الاصطدامات نجوم نيوترونية ضخمة جدًا لدرجة أنها تنهار في ثقب أسود بشكل فوري تقريبًا تحت جاذبيتها. لكن أحدث الملاحظات كشفت أن النجم الوحشي يحوم في الأفق لأكثر من يوم قبل أن يتلاشى بعيدًا عن الأنظار.

قالت الدكتورة نوريا جوردانا ميتجانز ، عالمة الفلك في جامعة باث: “مثل هذا النجم النيوتروني الضخم ذي العمر المتوقع الطويل لا يُعتقد عادةً أنه ممكن”. “إنه لغز لماذا كان هذا طويل العمر.”

تثير الملاحظات أيضًا تساؤلات حول مصدر الومضات النشطة بشكل لا يصدق ، والمعروفة باسم انفجارات أشعة غاما القصيرة (GRBs) ، التي تصاحب اندماجات النجوم النيوترونية. يُفترض على نطاق واسع أن هذه الانفجارات – أكثر الأحداث نشاطًا في الكون منذ الانفجار العظيم – تنطلق من أقطاب الثقب الأسود المتشكل حديثًا. لكن في هذه الحالة ، يجب أن يكون انفجار أشعة غاما المرصود قد انبثق من النجم النيوتروني نفسه ، مما يشير إلى وجود عملية مختلفة تمامًا.

النجوم النيوترونية هي أصغر النجوم وأكثرها كثافة في الوجود ، وتحتل مكانًا رائعًا بين النجوم التقليدية والثقوب السوداء. يبلغ عرضها حوالي 12 ميلًا ، وهي كثيفة جدًا لدرجة أن كتلة ملعقة صغيرة من المواد تبلغ مليار طن. لديهم قشرة ناعمة من النيوترونات النقية ، 10 مليار مرة أقوى من الفولاذ.

قالت البروفيسورة كارول مونديل ، عالمة الفلك بجامعة باث والمؤلفة المشاركة في الدراسة: “إنها أشياء غريبة غريبة”. “لا يمكننا جمع هذه المواد وإعادتها إلى مختبرنا ، لذا فإن الطريقة الوحيدة التي يمكننا من خلالها دراستها هي عندما يفعلون شيئًا في السماء يمكننا ملاحظته.”

قال مونديل إنه في هذه الحالة ، يبدو أن شيئًا ما منع النجم النيوتروني من “ملاحظة مدى كتلته”. أحد الاحتمالات هو أن النجم كان يدور بسرعة كبيرة وبهذه المجالات المغناطيسية الهائلة التي تأخر انهيارها – شيء مثل بقاء الماء داخل دلو مائل إذا كان يتأرجح بسرعة كافية.

قال مونديل: “هذه هي أول لمحة مباشرة قد نحصل عليها عن نجم نيوتروني فائق الكتلة في الطبيعة”. “حدسي هو أننا سنجد المزيد منهم.”

تم إجراء المشاهدات غير المتوقعة باستخدام مرصد نيل جيريلز سويفت الذي يدور حول ناسا ، والذي اكتشف انفجار أشعة غاما الأولي قادمًا من مجرة ​​على بعد حوالي 10.6 مليار سنة ضوئية. مرصد آلي ، تلسكوب ليفربول ، يقع في جزر الكناري ، ثم تم تدويره تلقائيًا لعرض آثار الاندماج. كشفت هذه الملاحظات عن إشارات منبهة لنجم نيوتروني شديد المغناطيس وسريع الدوران.

يشير هذا إلى أن النجم النيوتروني نفسه أطلق انفجار أشعة جاما ، بدلًا من حدوثه بعد انهيار جاذبيته. حتى الآن ، كان من الصعب معرفة التسلسل الدقيق للأحداث.

قال مونديل: “لقد كنا متحمسين لالتقاط الضوء البصري المبكر جدًا من هذا الانفجار القصير لأشعة غاما – وهو أمر لا يزال من المستحيل فعله إلى حد كبير بدون استخدام تلسكوب آلي”. “يفتح اكتشافنا أملًا جديدًا لمسوح السماء القادمة باستخدام التلسكوبات مثل مرصد روبن LSST ، والذي قد نجد به إشارات من مئات الآلاف من هذه النجوم النيوترونية طويلة العمر قبل أن تنهار لتصبح ثقوبًا سوداء.”

قال ستيفانو كوفينو ، عالم الفلك في مرصد بريرا الفلكي في ميلانو ، والذي لم يشارك في البحث: “وجد الفريق دليلًا على وجود نجم نيوتروني فائق الكتلة ومستقر ، وهو اكتشاف مهم حقًا”.

وقال إن العمل يمكن أن يوفر رؤى جديدة حول البنية الداخلية للنجوم النيوترونية ، والتي يُفترض أن تحتوي على لب من المادة الغريبة ، على الرغم من أن الشكل الدقيق الذي يتخذه هذا غير معروف.

تم نشر النتائج في مجلة الفيزياء الفلكية.