ما هو النجم النيوتروني؟ ما هي خصائصه؟

دليل الموضوع

المقدمة
موجات الجاذبية
ما هي النجوم النيوترونية؟
خصائص أخرى للنجم النيوتروني
رؤية النجم النيوتروني في الفضاء
النجوم المغناطيسية

المقدمة

تدفعنا عظمة صنع الكون حولنا لنتأمل كيف خُلقت بكم هائل من الدقة والتوازن، هذا أكبر دليل على عظمة الخالق في صنعه فبرغم التطور العلمي ومحاولة الفهم لجميع الظواهر حولنا إلا أنه هناك الكثير من التفسيرات التي مازالت غامضة ويحاول العلماء التوصل لها لاستكشاف المزيد والمزيد من براعة صنع هذا الكون. سنتحدث في هذه المقالة عن النجم النيتروني كيف يتكون؟ وكيف يصل إلى الانفجار؟ وكم تبلغ كتلته؟

موجات الجاذبية

تحدث أحيانا بسبب اصطدام النجوم النيوترونية. دُونت مؤخرا في ملاحظة ليغو-فيرجو الرائدة.

ما هي النجوم النيوترونية؟

· النجوم النيوترونية هي بقايا قديمة من النجوم التي وصلت إلى نهاية رحلتها التطورية عبر المكان والزمان.

· تولد هذه الأجسام المثيرة للاهتمام من نجوم كانت ذات يوم كبيرة نمت من أربعة إلى ثمانية أضعاف حجم شمسنا قبل أن تنفجر في سوبر نوفا كارثية. بعد أن يُفجر أحد هذه الانفجارات الطبقات الخارجية للنجم في الفضاء يبقى اللب لكنه لم يعد ينتج اندماجا نوويا لذلك مع عدم وجود ضغط خارجي من الاندماج لموازنة سحب الجاذبية للداخل يتكثف النجم وينهار على نفسه.

· صغيرة ولكنها قوية

· على الرغم من أقطارها الصغيرة—حوالي 12.5 ميلا (20 كيلومترا)—تتباهى النجوم النيوترونية بما يقرب من 1.5 ضعف كتلة شمسنا ، وبالتالي فهي كثيفة بشكل لا يصدق.

· تتسبب كثافة النجم النيوتروني غير المفهومة تقريبا في اندماج البروتونات والإلكترونات في نيوترونات وهي العملية التي تعطي هذه النجوم اسمها. تكون اللب غير معروف لكن النجوم النيترونية قد تتكون من سائل النيوترون أو حالة غير معروفة من المادة.

· تحزم النجوم النيوترونية قوة جاذبية قوية للغاية أكبر بكثير من قوة الجاذبية الأرضية. قوة الجاذبية هذه مثيرة للإعجاب بشكل خاص بسبب صغر حجم النجوم.

· عندما تتشكل النجوم النيوترونية تدور في الفضاء أثناء ضغطها وتقليصها يتسارع هذا الدوران بسبب الحفاظ على الزخم الزاوي وهو نفس المبدأ الذي يتسبب في تسريع المتزلج الدوار يزيد سرعته عندما يسحبها.

· أضواء نابضة حيث تتباطأ هذه النجوم تدريجيا على مدى دهور لكن تلك الأجسام التي لا تزال تدور بسرعة قد تصدر إشعاعات من الأرض يبدو أنها تومض وتنطفئ أثناء دوران النجم مثل شعاع الضوء من منارة منعطفة. هذا المظهر" النابض " يعطي بعض النجوم النيوترونية اسم النجوم النابضة.

· بعد الدوران لعدة ملايين من السنين يتم استنزاف النجوم النابضة من طاقتها وتصبح النجوم النيوترونية عادية، عدد قليل من النجوم النيوترونية الموجودة المعروفة تعتبر نجوم نابضة حيث أنه يوجد حوالي 1000 نجم نابض فقط على الرغم من أنه قد يكون هناك مئات الملايين من النجوم النيوترونية القديمة في المجرة.

خصائص أخرى للنجم النيوتروني

· يعتمد تطور النجم ومصيره النهائي في جزء كبير منه على كتلته. جميع النجوم فائقة الكتلة-النجوم ذات الكتلة الأولية أكبر من حوالي ثمانية أضعاف كتلة الشمس-لديها القدرة على أن تصبح في النهاية من النجوم النيوترونية. عندما يبدأ نجم هائل في الموت، فإنه يشكل عملاقا أحمر فائقا. بعد ذلك تنفجر هذه النجوم او تتطور إلى أقزام بيضاء، أو تصبح سوبر نوفا أعظم. إذا كانت كتلة ما تبقى من قلب النجم بعد انفجار السوبر نوفا الأعظم أقل من حوالي ثلاثة أضعاف كتلة الشمس، فإنها تتشكل في نجم نيوتروني (إذا كانت البقايا أكثر ضخامة، فسوف تنهار إلى ثقب أسود). النجوم النيوترونية كثيفة بشكل خيالي. لديهم كتلة أكبر من كتلة الشمس بأكملها ولكن نصف قطرها حوالي 10 كيلومترات فقط. تبلغ كتلة ملعقة صغيرة واحدة من النجم النيوتروني حوالي تريليون كيلوغرام.

· على الرغم من أنها لا تولد الحرارة بنشاط خلال الاندماج النووي إلا أن النجوم النيوترونية ساخنة بشكل لا يصدق حيث تتجاوز درجة حرارتها درجات حرارة النجوم العادية.

رؤية النجم النيوتروني في الفضاء

· في عام 1997 قدم هابل أول نظرة مباشرة في الضوء المرئي إلى نجم نيوتروني معزول، وأظهرت نتائج التلسكوب أن النجم شديد الحرارة (670000 درجة مئوية على السطح) ، ولا يمكن أن يزيد عرضه عن 28 كيلومترا. أثبتت هذه النتائج أن الجسم يجب أن يكون نجما نيوترونيا ، لأنه لا يوجد نوع آخر معروف من الأجسام يمكن أن يكون ساخنا وصغيرا وخافتا.

· في عام 2017 ، لاحظ التلسكوب أيضا لأول مرة مصدر موجات الجاذبية الناتجة عن اندماج نجمين نيوترونيين. أدى هذا الاندماج إلى ظهور حدث يعرف باسم كيلو نوفا-وهو أمر تنبأت به النظرية بالفعل منذ عقود-مما أدى إلى طرد العناصر الثقيلة مثل الذهب والبلاتين إلى الفضاء. قدم هذا الحدث أيضا أقوى دليل حتى الآن على أن انفجارات أشعة جاما قصيرة المدى ناتجة عن اندماج النجوم النيوترونية. قبل هذه النتيجة، كان ربط الكيلو نوفا وانفجارات أشعة جاما القصيرة بعمليات اندماج النجوم النيوترونية أمرا صعبا، لكن العديد من الملاحظات التفصيلية بعد اكتشاف حدث موجة الجاذبية — بما في ذلك تلك التي قام بها هابل — تحققت أخيرا من هذه الوصلات.

· في مايو من عام 2020 ، وصل الضوء من توهج كيلو نوفا الناجم عن اندماج نجمين نيوترونيين إلى الأرض. ثم تم استخدام هابل لدراسة آثار الانفجار والمجرة المضيفة، ووجد أن انبعاث الأشعة تحت الحمراء القريبة كان أكثر سطوعا 10 مرات مما كان متوقعا. تحدت هذه النتائج النظريات التقليدية لما يحدث في أعقاب انفجار قصير لأشعة جاما.

النجوم المغناطيسية

· نوع آخر من النجوم النيوترونية يسمى النجم المغناطيسي. ففي النجم النيوتروني النموذجي يكون المجال المغناطيسي معادلاُ لتريليونات المرات من المجال المغناطيسي للأرض؛ ومع ذلك يكون المجال المغناطيسي في النجم المغناطيسي أقوى 1000 مرة أخرى.

· في جميع النجوم النيوترونية ، يتم قفل قشرة النجم مع المجال المغناطيسي بحيث يؤثر أي تغيير في أحدهما على الآخر. القشرة تحت كمية هائلة من الإجهاد، وحركة صغيرة من القشرة يمكن أن تكون متفجرة. ولكن بما أن القشرة والمجال المغناطيسي مرتبطان، فإن هذا الانفجار يتموج عبر المجال المغناطيسي. في النجم المغناطيسي مع مجاله المغناطيسي الضخم، فتتسبب الحركات في القشرة في إطلاق النجم النيوتروني كمية هائلة من الطاقة على شكل إشعاع كهرومغناطيسي. وكان النجم    MAGNETAR) ) يدعى 1806) - SGR ) انفجر حيث أنه في عُشر من الثانية انطلقت طاقة تفوق التي تأتي من الشمس على مدى السنوات ال 100000 الماضية!

المراجع

Nationalgeographic

esahubble.org

imagine.gsfc.nasa.gov