ما هو النجم النيوتروني؟ وكيف يتشكل؟

النجم النيوتروني هو عبارة عن أجسام نجمية بحجم مدينة وتبلغ كتلتها حوالي 1.4 ضعف كتلة الشمس. ولدت من الموت المتفجر لنجوم أخرى أكبر، هذه الأشياء الصغيرة تحتوي أشياء كبيرة. دعنا نلقي نظرة على ماهيتها وكيف تتشكل وكيف تختلف.


العنقاء النجمية.

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 بقوة لدرجة أن البروتونات والإلكترونات تتحد لتكوين النيوترونات، مما ينتج عنه اسم “النجم النيوتروني”.

تجمع النجوم النيوترونية كتلتها داخل قطر يبلغ 20 كيلومترًا (12.4 ميلاً). إنها كثيفة لدرجة 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.

إقرأ أيضاً… ما هي دورة حياة النجوم؟ سبعة مراحل يمر بها النجم منذ الولادة حتى الموت.

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 القاتل 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 تكون 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 تحديد 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، فإنها 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 هذه المادة مع المجال المغناطيسي لإنتاج حزم عالية الطاقة يمكن رؤيتها في طيف الراديو أو البصري أو الأشعة السينية أو أشعة جاما.

نظرًا لأن مصدر قوتهم الرئيسي يأتي من المواد المصاحبة لهم، غالبًا ما يطلق عليهم “النجوم النابضة التي تعمل بالطاقة التراكمية”.

“النجوم النابضة التي تعمل بالطاقة الدورانية” تحركها دوران النجوم، حيث تتفاعل الإلكترونات عالية الطاقة مع المجال المغناطيسي للنجم النابض فوق أقطابها.

النجوم النيوترونية والأشعة السينية وأشعة جاما.

يمكن للنجوم النيوترونية الصغيرة 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 الفضائية. 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، تشبه الساعة العادية”.

وقال غيندرو: “نظام ملاحة جي بي إس”. 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” أقوى مجال مغناطيسي “عالمي”. “الأرقام موجودة ، لكن من الصعب أن نلف عقولنا من حولهم”.

هذه الحقول تعيث فسادا في بيئاتها المحلية، حيث تمتد الذرات إلى قضبان رفيعة بالقلم الرصاص بالقرب من النجوم المغناطيسية. يمكن للنجوم الكثيفة أيضًا أن تدفع دفعات من الإشعاع عالي الكثافة. قال سوتر: “اقترب كثيرًا من واحد (على سبيل المثال، في نطاق 1000 كيلومتر، أو حوالي 600 ميل)، والمجالات المغناطيسية قوية بما يكفي لإزعاج ليس فقط الكهرباء الحيوية، مما يجعل نبضات أعصابك غير مجدية، ولكن البنية الجزيئية ذاتها”.

إقرأ أيضاً… ما هي أنواع النجوم المختلفة؟


النجوم المحطمة.

مثل النجوم العادية، يمكن لنجمين نيوترونيين أن يدور أحدهما على الآخر. إذا كانوا قريبين بدرجة كافية، فيمكنهم حتى أن يتحولوا إلى الداخل إلى هلاكهم في ظاهرة شديدة تعرف باسم “كيلونوفا”.

أدى تصادم نجمين نيوترونيين إلى 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، العالم البارز في MPA، في بيان: “إن أصل أثقل العناصر الكيميائية في الكون حير المجتمع العلمي لفترة طويلة جدًا”. “الآن ، لدينا أول دليل رصدي لدمج 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 هايدلبرج 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”. بالوضع الحالي.