فريق بحث بقيادة معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا اكتشف علماء الفلك في باسادينا كاليفورنيا مصدر أشعة سينية شديد السطوع (ULX) نابض. خلص تحليلهم إلى أن المصدر في مجرة قريبة - M82 - من نجم نيوتروني دوار ، نجم نابض. هذا هو أول مصدر ULX يُنسب إلى نجم نابض.
حدد ماتيو باتشيتي من جامعة تولوز في فرنسا المصدر النابض لأول مرة وهو المؤلف الرئيسي للورقة البحثية ، ' مصدر أشعة سينية فائق السطوع مدعوم بنجم نيوتروني تراكمي 'في مجلة الطبيعة. صرحت عالمة الفلك في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، الدكتورة فيونا هاريسون ، قائد الفريق ، 'هذه البقايا النجمية الصغيرة المدمجة هي قوة حقيقية. لم نر شيئًا مثله أبدًا. اعتقدنا جميعًا أن الجسم الذي يحتوي على هذا القدر من الطاقة يجب أن يكون ثقبًا أسود '.
الأمر الأكثر غرابة هو أن هذا الاكتشاف يضع مزيدًا من الضغط على النظريات التي تم الضغط عليها بشدة بالفعل لشرح وجود مصادر الأشعة السينية فائقة السطوع. يقع العبء على عاتق المنظرين.
تم إطلاق تلسكوب الفضاء NuStar في مدار حول الأرض بواسطة صاروخ بيغاسوس Orbital Science Corp. 2012. يصمم تلسكوب وولتر صورًا عبر نطاق طيفي يتراوح من 5 إلى 80 كيلوفولت. (الائتمان: NASA / Caltech-JPL)
مصدر الملاحظات هو تلسكوب نوستار الفضائي ، أ بعثة ناسا من فئة SMEX . إنها تلسكوب وولتر يستخدم بصريات حدوث الرعي ، وليس الزجاج (الانكسار) أو المرايا (الانعكاس) كما هو الحال في تلسكوبات الضوء المرئي. يجب أن تكون زاوية سقوط الأشعة السينية ضحلة جدًا وبالتالي يتم تمديد البصريات على دعامة 10 أمتار (33 قدمًا). تسجل NuSTAR ملاحظاتها بطابع زمني مثل التقاط مقطع فيديو للسماء. تسجيل الفيديو بسرعة عالية ليس في الضوء المرئي اليومي ولكن ما يسمى بالأشعة السينية الصلبة. فقط أشعة جاما هي الأكثر نشاطًا. تنبثق الأشعة السينية من أقوى المصادر والأحداث في الكون. NuStar يرصد في نطاق الطاقة للأشعة السينية من 5 إلى 80 كيلوفولت ( إلكترون فولت ) في حين أن المشهور تلسكوب شاندرا الفضائي يلاحظ في نطاق .1 إلى 10 KeV. شاندرا هو أحد التلسكوبات الفضائية العظيمة لوكالة ناسا ، وقد أطلقه مكوك الفضاء كولومبيا (STS-93) في عام 1999. غيرت شاندرا نظرتنا للكون بشكل كبير مثل أول تلسكوب أنشأه جاليليو. يقوم NuSTAR بدراسة الأشعة السينية إلى طاقات أعلى وبحدة أكبر.
تعد مصادر ULX نادرة في الكون ولكن هذا هو أول ULX نابض. بعد التحليل ، خلصوا إلى أن هذا ليس ثقبًا أسود ، بل أخوه الصغير ، نجم نيوتروني دوار كمصدر. وبشكل أكثر تحديدًا ، هذا نجم نابض ثنائي ؛ ينجذب النجم النابض جاذبيًا إلى المادة من النجم المرافق وتتراكم عليه.
المثال الرئيسي للنجم النابض هو سديم السرطان ، بولسار M1. تظهر هذه الملاحظات الفعلية توسع موجات الصدمة المنبعثة من النجم النابض المتفاعلة مع السديم المحيط. ينبض Crab Pulsar في الواقع 30 مرة في الثانية ، غير مرئي هنا ، نتيجة لمعدل دورانه والإزاحة النسبية للقطب المغناطيسي. أشعة تشارندرا السينية (يسار) ، ضوء مرئي هابل (يمين). (الائتمان: NASA، JPL-Caltech)
خذ نجمًا نيوترونيًا وقم بتدويره إلى أي مكان من 700 دورة في الثانية إلى مجرد دورة واحدة كل 10 ثوانٍ. الآن لديك نجم نيوتروني يسمى النجم النابض. تدور أم لا ، هذه هي بقايا المستعرات الأعظمية ، الانفجارات النجمية التي يمكن أن تتفوق على مجرة من 300 مليار نجم. تزن ملعقة صغيرة واحدة فقط من مادة النجم النيوتروني 10 ملايين طن (9071847400 كجم). هذا هو نفس وزن 900 هرم من أهرامات الجيزة كلها مكثفة إلى ملعقة صغيرة. نظرًا لكونه مادة ونجمًا لا يصدقان مثل النجم النيوتروني ، لم يُعتقد أنهما مصدر أي مصادر الأشعة السينية فائقة السطوع. لقد تغير هذا الرأي مع تحليل الملاحظات بواسطة فريق البحث هذا باستخدام NuSTAR. يرمز اسم التلسكوب - NuSTAR - إلى مصفوفة التلسكوب الطيفي النووي.
لا يوجد شيء يسير في الطاحونة فيما يتعلق بالثقوب السوداء. اعترف الدكتور ستيفن هوكينج بعد 25 عامًا فقط ، في عام 2004 (رهان ثورن هوكينج) بوجود الثقوب السوداء. ولا يزال الأمر غير مؤكد تمامًا حتى اليوم. استرجاع الكون اليوم أسبوعيًا - Hangout في الفضاء في 26 سبتمبر - ' هل الثقوب السوداء موجودة؟ 'ومقال جايسون ميجور ،' لا توجد أشياء مثل الثقوب السوداء. '
النجوم النابضة غريبة مثل الثقوب السوداء ، ويتقبل جميع علماء الفلك وجود هذه النجوم النيوترونية الدوارة. هناك ثلاث حالات نهائية لنجم محتضر. تصبح النجوم التي تشبه شمسنا في نهاية حياتها نجومًا كثيفة جدًا من الأقزام البيضاء ، بحجم الأرض تقريبًا. النجوم النيوترونية هي الحالة 'المتدهورة' التالية لنجم منهك يحتضر. اندمجت جميع الإلكترونات مع البروتونات في مادة النجم لتصبح نيوترونات. النجم النيوتروني هو شكل متدهور من المادة مكون بشكل فعال من جميع الجسيمات النيوترونية. كثيفة جدًا ، هذه النجوم صغيرة جدًا ، بحجم المدن ، يبلغ قطرها حوالي 16 ميلاً. النوع الثالث من النجوم في حالته النهائية هو الثقب الأسود.
لوحظ سديم السرطان لأول مرة في القرن الثامن عشر الميلادي وتم فهرسته كجسم مسييه M1. الانفجار المتبقي من سوبر نوفا الذي لاحظه علماء الفلك الصينيون عام 1054 بعد الميلاد ، يحمل النجم النابض الثاني المكتشف (1968).
يخلق النجم النيوتروني الدوار مجالًا مغناطيسيًا ، وهو أقوى مجال من هذه المجالات في الكون. إنها تشبه ثنائي القطب لقضيب مغناطيسي وبسبب الطريقة التي تحصر بها الحقول المغناطيسية الغازات الساخنة - البلازما - للنجم النيوتروني ، تتدفق تيارات ثابتة من المواد لأسفل ويتدفق الضوء من الأقطاب المغناطيسية.
في الآونة الأخيرة ، كان للأرض أضواء شمالية لا تصدق ، الشفق القطبي. تأتي هذه الأضواء أيضًا من غازات ساخنة - بلازما - في الجزء العلوي من غلافنا الجوي. وبالمثل ، يتم توجيه الجسيمات النشطة الساخنة من الشمس إلى الأقطاب المغناطيسية لحقل الأرض الذي ينتج عنه الأضواء الشمالية. بالنسبة للنجوم النيوترونية الدوارة - النجوم النابضة - فإن الضوء الشديد الصادر من الأقطاب المغناطيسية يشبه المنارات. تمامًا مثل كوكب الأرض ، لا تتطابق الأقطاب المغناطيسية مع أقطاب محور الدوران. لذلك سوف تدور منارة الضوء المكثفة حول الأرض وتتجه بشكل دوري إلى الأرض. يصف فيديو الرسم التوضيحي الأول هذا الإجراء.
كائن ميسييه - M82 ، سديم السيجار ، الملقب بالشكل الذي شوهد من خلال تلسكوبات القرن التاسع عشر. هذا هو موقع بولسار المكتشف حديثًا.
منارات الضوء من النجوم النابضة ساطعة للغاية ولكن النظرية ، حتى الآن ، تدعمها الملاحظات. يجب ألا تكون مصادر الأشعة السينية فائقة السطوع من النجوم النابضة. ينتج النجم النابض المكتشف حديثًا طاقة تزيد مائة مرة عن أي نجم آخر. الاكتشافات مثل تلك التي قام بها هؤلاء الفلكيون الذين يستخدمون NuSTAR هي دليل على أنه لا يزال هناك المزيد لاكتشافه وفهمه وسيتم تصميم تلسكوبات جديدة للمساعدة في حل الأسئلة التي أثارتها NuSTAR أو Chandra.
قراءة متعمقة: مختبر الدفع النفاث