Language
Country/Area
No result found
اكتشاف أسرار النجوم النابضة التي تدور لمدة ميلي ثانية: لماذا تدور بهذه السرعة؟
النجوم النابضة التي تدور حول محورها لمدة تقل عن عشرة ميلي ثانية هي نجوم نابضة. وقد جذبت هذه النجوم انتباه علماء الفلك بسرعاتها المذهلة في الدوران. يتم اكتشافها في أجزاء الراديو والأشعة السينية وأشعة جاما من الطيف الكهرومغناطيسي. يُفترض أن النجوم النابضة التي تستغرق جزءًا من الثانية تتشكل عن طريق تراكم المادة من نجم مصاحب في نظام ثنائي، مما يتسبب في دوران هذه النجوم النيوترونية القديمة بشكل أسرع، ولذلك يطلق عليها أحيانًا اسم النجوم النابضة المعاد تدويرها.
يُعتقد أن النجوم النابضة بالمللي ثانية مرتبطة بالمجرات الثنائية ذات الكتلة المنخفضة التي تصدر الأشعة السينية، ويظل تكوينها وتطورها من المواضيع المهمة في البحث الفلكي.
أصل النجوم النابضة بالمللي ثانية
تعتقد النظريات الحالية عمومًا أن النجوم النابضة التي تبلغ مدتها ميلي ثانية ترتبط بأنظمة ثنائية ذات كتلة منخفضة تعمل بالأشعة السينية. فعندما تتجاوز الطبقة الخارجية للنجم المرافق في هذه الأنظمة حد روش، تتدفق المادة إلى قرص التراكم للنجم النيوتروني، الذي يتسبب في دوران النجم النابض. ويزداد المعدل إلى عدة مئات من الدورات في الثانية. قد تكون هناك أدلة تشير إلى أن النماذج التطورية القياسية لا يمكنها تفسير تطور جميع النجوم النابضة ذات الملي ثانية، وخاصة بعض النجوم النابضة ذات الملي ثانية الشابة ذات المجالات المغناطيسية الأعلى.
على سبيل المثال، يعد النجم PSR B1937+21 حالة خاصة، وقد أظهرت الدراسات أن النجوم النابضة المختلفة التي تبلغ مدتها ميلي ثانية قد تتشكل من خلال عمليتين مختلفتين على الأقل، وتظل طبيعة العملية الثانية لغزا. ومن المعروف الآن أن النجوم النابضة التي يبلغ طولها نحو 130 ميلي ثانية توجد في العناقيد الكروية، وهو ما يتسق مع فرضية التسارع الدوراني أثناء تشكلها، لأن مثل هذه الكثافة النجمية العالية تزيد من احتمال تفاعل النجوم النابضة مع النجوم المصاحبة العملاقة.
حدود سرعة دوران النجم النابض
في عام 1982، تم اكتشاف أول نجم نابض بالمللي ثانية، PSR B1937+21، والذي يدور بسرعة 641 دورة في الثانية. أسرع نجم نابض تم اكتشافه حتى الآن هو PSR J1748-2446ad، الذي اكتشف في عام 2004 ويدور بسرعة 716 دورة في الثانية. تتنبأ النماذج الحالية لبنية النجم النيوتروني وتطوره بأنه إذا تجاوزت سرعة الدوران 1500 دورة في الثانية، فإن النجم النيوتروني سوف يتفكك، وعندما تتجاوز سرعة الدوران 1000 دورة في الثانية، فإن فقدانه للطاقة سوف يتجاوز تأثير تسارع عملية التراكم .
أظهرت الملاحظات أن معدل دوران الكوازارات يتأثر على الأرجح بالإشعاع الجاذبي. على سبيل المثال، يدور IGR J00291+5934 بسرعة 599 دورة في الثانية وهو أحد المرشحين الرائدين للكشف المستقبلي عن الموجات الثقالية. يمكن استخدام النجوم النابضة بالمللي ثانية، نظرًا لخصائص توقيتها عالية الدقة، كأداة حساسة للكشف البيئي. يمكنها اكتشاف الأجرام السماوية الصغيرة مثل الكويكبات في المنطقة المحيطة وقياس كتلتها.في حين أن المرشحين مثل XTE J1739-285 يظهرون معدلات دوران عالية للغاية، إلا أن الدعم الإحصائي القوي لا يزال مفقودًا.
اكتشاف الموجات الثقالية وتوقيت النجم النابض
يعتبر وجود الموجات الثقالية أحد التنبؤات الرئيسية لنظرية النسبية العامة لأينشتاين. تنشأ هذه الموجات من حركة المادة على نطاق واسع، والتموجات في الكون المبكر، وديناميكيات الزمكان نفسه. باعتبارها ساعات دقيقة للغاية، تتمتع النجوم النابضة بالمللي ثانية بإمكانيات تطبيقية غنية في ميكانيكا السماوات، وعلم الزلازل للنجوم النيوترونية، وعلم الفلك المجري.
في أواخر سبعينيات القرن العشرين، اقترح ساجين وديتويلر فكرة استخدام النجوم النابضة ككاشفات للموجات الثقالية من خلال تخيل وجود ذراع في الفضاء بين الأرض والنجم النابض البعيد. وبفضل الأبحاث التي أجراها فوستر وباكر في عام 1990، تم تحسين هذه الطريقة بشكل أكبر، وخاصة فيما يتعلق بتطبيق النجوم النابضة بالمللي ثانية عالية الاستقرار.أصبحت المقترحات الأولى لاستخدام النجوم النابضة ككاشفات للموجات الثقالية ممكنة بفضل التقدم التكنولوجي في الأجهزة.
النظرة المستقبلية
قد تهدف الخطط المستقبلية إلى استكشاف خلفية الموجات الثقالية بشكل أكبر باستخدام تقنيات التوقيت الدقيق من النجوم النابضة. في عام 2023، نشر NANOGrav نتائج 15 عامًا من البيانات، والتي أظهرت بشكل أولي وجود خلفية للموجات الثقالية وقاست منحنى Hellings-Downs لأول مرة. قدمت هذه النتيجة دليلاً تجريبيًا قويًا لاكتشاف الموجات الثقالية.
إن دراسة النجوم النابضة التي تدور في ميلي ثانية لا تثري فهمنا للكون فحسب، بل قد تكشف أيضًا عن العديد من الألغاز التي لم تُحل بعد. إذن، ما هي الاكتشافات الجديدة التي ستحملها لنا هذه الأجرام السماوية الغامضة التي تدور بسرعة؟
p>