ال التأكيد من موجات الجاذبية مرة أخرى في عام 2017 ، يواصل فتح عوالم جديدة كاملة من الفيزياء ولكنه يواصل أيضًا إثارة المزيد من الأسئلة. يجلب اكتشاف كل موجة جاذبية تحديًا جديدًا - كيفية معرفة سبب الحدث. في بعض الأحيان يكون هذا أصعب مما يبدو. الآن فريق بقيادة Alejandro Vigna-Gomez من جامعة كوبنهاغن يعتقد أنهم وجدوا نموذجًا لموت النجوم يساعد في تفسير بعض النتائج التي لم يكن من الممكن تفسيرها سابقًا - ويشير إلى مجرة بها العديد من النجوم النيوترونية الضخمة أكثر مما كان يعتقد سابقًا.
في العلم ، من الشائع جمع البيانات التي لا تتناسب مع النظرية العلمية الحالية. جاء هذا النوع من البيانات غير المتوقعة من مرصد مقياس التداخل الليزري لموجات الجاذبية ( ليغو ) ثاني اكتشاف لموجة الجاذبية. عادةً ما يسجل ليجو موجات الجاذبية الناتجة عن اصطدام جسمين كثيفي الكثافة ، مثل ثقب أسود و أ النجم النيوتروني . في حالة التسجيل الإيجابي الثاني ، الذي تم تسجيله مبدئيًا في عام 2019 والمعروف الآن باسم GW190425 ، أشارت البيانات إلى أن المصدر عبارة عن نجمين نيوترونيين مدمجين ، لكنهما كانا كبيرين بشكل مفاجئ.
فيديو يوتا يناقش ماهية موجات الجاذبية.
يصعب 'رؤية' متوسط النجوم النيوترونية بالمعنى التقليدي. مثل ابن عمهم القريب ، الثقب الأسود ، يتشكلون عادة فقط بعد انفجار نجم هائل. ومع ذلك ، فإنها في بعض الأحيان تشكل النجوم النابضة ، مما يخلق شكلاً من أشكال النجوم هو أحد أكثر أشكال النجوم وضوحًا في الكون. عادةً ما تكون الطريقة الوحيدة لرؤية نظام نجمي نيوتروني ثنائي ، مثل النظام الذي أنشأ إشارة موجة الجاذبية GW190425 ، هو إذا كان أحد النجمين في النظام نجمًا نابضًا ثم يتفاعل مع جاره المعتاد للنجم النيوتروني. لكن أيا من أنظمة النجوم النيوترونية الثنائية المعروفة لديها نجوم ثقيلة بما يكفي لتطابق الإشارة التي يراها ليجو.
كانوا يفتقرون إلى مثل هذه النجوم جزئيًا بسبب تحول النجوم الأكبر إلى ثقوب سوداء بدلاً من النجوم النيوترونية عندما تموت. ومع ذلك ، كانت إشارات الجاذبية تأتي من اندماج النجوم النيوترونية العملاقة ، وليس من اندماج الثقوب السوداء. إذن ما الذي يسبب تكون هذه النجوم النيوترونية الكبيرة ، ولماذا لا تظهر في أزواج ثنائية مع النجوم النابضة؟
فيديو يوتا حول كيفية استخدام موجات الجاذبية في علم الفلك.
وفقًا للدكتور Vigna-Gomez ، قد تكمن الإجابة في نوع من النجوم يسمى 'النجم المجرد'. وتسمى أيضًا أ نجم الهليوم ، لا تتشكل هذه الأجسام النجمية إلا في أنظمة ثنائية ويتم إجبار غلافها الهيدروجيني الخارجي على الابتعاد عن طريق النجم الآخر في النظام ، تاركة لبًا من الهيليوم النقي. قام الفريق بنمذجة هذه الأنواع من النجوم لفهم ما يحدث لها بعد المستعر الأعظم. إنها تعتمد على عاملين: وزن اللب المتبقي وقوة انفجار المستعر الأعظم.
باستخدام نماذج التطور النجمي ، أظهر الفريق أنه بالنسبة لنجوم الهيليوم ، يمكن أن تنفجر بعض الطبقات الخارجية من الهيليوم في الانفجار ، مما يقلل من وزن النجم إلى النقطة التي لم يعد قادرًا فيها على أن يصبح ثقبًا أسود. يمكن أن يفسر ذلك من أين تأتي النجوم النيوترونية الثقيلة ، ولكن لماذا لا تكون أكثر وضوحًا في الأنظمة الثنائية ذات النجوم النابضة؟
مزيد من التفاصيل حول تصادمات النجوم النيوترونية في مقطع الفيديو هذا من UT
تأتي الإجابة من عملية قياسية في الأنظمة الثنائية - نقل الكتلة. في كثير من الأحيان ، يفقد أحد النجوم في نظام ثنائي بعضًا من مادته إلى نجم آخر ، أكثر ضخامة ، في عملية تُعرف باسم النقل الجماعي. في أنظمة النجوم النيوترونية ، يمكن أن يؤدي هذا النقل الشامل أحيانًا إلى تحويل نجم نيوتروني إلى نجم نابض. ومع ذلك ، فكلما زاد حجم قلب الهليوم للنجم ، قل احتمال حدوث عملية نقل الكتلة. لذلك في الأنظمة التي تشكل نجومًا نيوترونية ضخمة ، فمن غير المرجح أن ينتهي بهم الأمر في نظام ثنائي مع نجم نابض. هم أكثر قدرة على التمسك بكتلتهم بدلاً من نقلها إلى رفيقهم الثنائي ، مما يجعلها تضيء كنجم نابض.
تدعم البيانات الأخرى من LIGO هذه النظرية. يبدو أن اندماجات النجوم النيوترونية الثقيلة شائعة في الكون تمامًا مثل اندماج النجوم النيوترونية الأقل ثقلاً مع النجوم النابضة. قد توجد مجموعة كاملة من الأنظمة الثنائية الكبيرة للنجوم النيوترونية ، غير مرئية لطرق الكشف المعتادة لدينا. لكن الآن ، مع LIGO ، يجب أن نكون قادرين على الأقل على رؤية متى يندمجون ، وهذه خطوة أخرى نحو فهمهم حقًا.
يتعلم أكثر:
UCSC - يشرح علماء الفيزياء الفلكية أصل ثنائيات النجوم النيوترونية الثقيلة بشكل غير عادي
رسائل مجلة الفيزياء الفلكية - مجموعة المستعر الأعظم الاحتياطية لأزواج النجوم النيوترونية الثنائية الثقيلة والثقب الأسود الفاتح والنجم النيوتروني والأصل النجمي المشترك لـ GW190425 و GW200115
مرصد جرين بانك - تم اكتشاف معظم النجوم النيوترونية الضخمة على الإطلاق ، والتي تكاد تكون ضخمة جدًا بحيث يتعذر وجودها
حلقة الوصل - GW190425
الصورة الرئيسية:
يُظهر الرسم عمليات الاندماج المختلفة التي تسببت في موجات ثقالية مختلفة.
الائتمان - Vigna-Gomez et al. ، ApJL 2021
