تخيل أنك تحاول دراسة جسم يبعد بسنوات ضوئية قطره أقل من 20 كيلومترًا. الجسم كثيف جدًا لدرجة أنه مصنوع من مادة لا يمكن أن توجد بشكل طبيعي على الأرض. هذا هو التحدي الذي يواجهه علماء الفلك عند دراسة النجوم النيوترونية ، لذا يتعين عليهم ابتكار طرق بارعة للقيام بذلك. اكتشف فريق مؤخرًا كيفية دراستها باستخدام قوة الرنين.
يحدث الرنين عندما يتم إعطاء الطاقة لنظام بالقرب من تردد التذبذب الطبيعي لجسم ما. على سبيل المثال ، إذا كنت تريد رفع أرجوحة عالية ، فلا يمكنك فقط ضخ ساقيك بأي سرعة. يجب عليك ضبط وقت الأشياء بحيث تكون متزامنًا مع الحركة الطبيعية للتأرجح. افعلها بشكل صحيح ، ويمكنك حقًا المضي قدمًا. يستخدم الرنين في جميع أنواع الأشياء ، من جهاز الاستقبال على هاتفك المحمول إلى برك أمواج الملاهي.
إيلا فيتزجيرالد التي لا تضاهى تغني ملاحظة لتحطيم الزجاج في إعلان السبعينيات. الائتمان: Memorex في 50
ربما كان أشهر عرض للرنين هو إعلان ميموريكس في السبعينيات حيث غنت مغنية الجاز إيلا فيتزجيرالد نغمة C عالية ونقية لدرجة أنها يمكن أن تحطم كأس نبيذ. كانت ملاحظة إيلا قريبة بدرجة كافية من التردد الطبيعي للزجاج بحيث اهتزت بقوة كافية لتحطم الزجاج. هذه هي الطريقة التي استخدمها الفريق بشكل أساسي ، ولكن بدلاً من الصوت ، اعتمدت الدراسة على موجات الجاذبية للقيام بالتحطيم.
عندما يدور نجمان نيوترونيان حول بعضهما البعض عن قرب ، فإن التجاذب الثقالي بينهما يمكن أن يتسبب في ثني سطح هذه النجوم قليلاً. إذا كان معدل هذا الانثناء متزامنًا مع التردد الطبيعي للنجم ، فإن الانثناء يتراكم لدرجة أن سطح النجم النيوتروني يتشقق ، على غرار الطريقة التي يتحطم بها كأس النبيذ. عندما يتشقق السطح ، يصدر النجم اندفاعا ساطعا من أشعة جاما. يُعرف التأثير باسم التوهج الرنان المحطم. يمكننا أن نلاحظ توهجات أشعة جاما في كل مرة يتحطم فيها السطح.
تخلق النجوم النيوترونية القريبة من المدار موجات ثقالية. الائتمان: R. Hurt / Caltech-JPL
بالطبع ، يمكن للنجوم النيوترونية أن تصدر مشاعل أشعة جاما لأسباب أخرى أيضًا. لذا لتحديد التوهجات الناتجة عن الطنين ، يقترح الفريق النظر في موجات الجاذبية أيضًا. تبعث النجوم النيوترونية التي تدور عن قرب في مدارها موجات ثقالية كلما اقتربت أكثر من بعضها بشكل حلزوني. يمكن لتردد هذه الموجات الثقالية أن يخبر علماء الفلك عن التردد الذي ينثني به سطح النجم النيوتروني. إن الجمع بين أرصاد أشعة جاما وموجات الجاذبية سيسمح لعلماء الفلك بتحديد تردد الرنين للنجم النيوتروني.
كما يشير الفريق ، سيسمح هذا لعلماء الفلك بفهم ما يُعرف باسم طاقة التناظر للمواد النووية. يتعلق هذا بنسبة البروتونات والنيوترونات في نواة الذرة ، ومن خلال دراسة طاقة التناظر يمكن لعلماء الفلك فهم الأجزاء الداخلية للنجوم النيوترونية بشكل أفضل.
المرجعي:نيل ودنكان وويليام جي نيوتن وديفيد تسانج. ' مشاعل التكسير الرنانة كمجسات متعددة المرسال لطاقة التناظر النووي . 'الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية(2021): stab764.
