Breaking News

Breaking

Post Top Ad

Your Ad Spot

Sunday, March 6, 2022

هل أدى الدوران السريع إلى تأخير عام 2017 لانهيار النجوم النيوترونية في ثقب أسود؟

هل أدى الدوران السريع إلى تأخير عام 2017 لانهيار النجوم النيوترونية في ثقب أسود؟

في تمثيل هذا الفنان ، أدى اندماج نجمين نيوترونيين لتشكيل ثقب أسود (مخفي داخل انتفاخ لامع في وسط الصورة) إلى توليد نفاثات متعارضة عالية الطاقة من الجسيمات (الزرقاء) التي تسخن المواد حول النجوم ، مما يجعلها تنبعث منها X – رايس (غيوم ضاربة إلى الحمرة). لا يزال مرصد شاندرا للأشعة السينية يكتشف الأشعة السينية من الحدث اليوم. يمكن أن تنتج عن موجة صدمة في المادة حول الثقب الأسود ، أو عن طريق سقوط مادة عنيفة في الثقب الأسود (قرص مصفر حول الانتفاخ المركزي). الائتمان: بيانات الأشعة السينية من NASA و CXC و Northwestern Univ./A. حجيلة. مرئي بواسطة NASA / CXC / M. وايس

عندما يتصاعد نجمان نيوترونيان على بعضهما البعض ويندمجان لتشكيل ثقب أسود – حدث مسجل في عام 2017 بواسطة أجهزة الكشف عن موجات الجاذبية والتلسكوبات في جميع أنحاء العالم – فهل يتحول على الفور إلى ثقب أسود؟ أم أن الأمر يستغرق بعض الوقت للدوران لأسفل قبل الانهيار الجاذبي عبر أفق الحدث إلى ثقب أسود؟

الملاحظات الجارية لعام 2017 بواسطة مرصد شاندرا للأشعة السينية ، وهو تلسكوب يدور ، يقترح هذا الأخير: أن الجسم المدمج عالق حوله ، على الأرجح لثانية واحدة فقط ، قبل أن يتعرض للانهيار النهائي.

الدليل في شكل أشعة سينية لاحقة من الاندماج ، أطلق عليها اسم GW170817 ، والذي لم يكن متوقعًا إذا تم دمج انهار على الفور إلى ثقب أسود. يمكن تفسير الشفق بأنه ارتداد للمادة المدمجة ، الذي حرث المواد حول النجوم النيوترونية الثنائية وسخنها. حافظت هذه المادة الساخنة الآن على توهج البقايا بثبات لأكثر من أربع سنوات بعد أن ألقى الاندماج المواد إلى الخارج فيما يشار إليه باسم . انبعاثات الأشعة السينية من نفاثة من المواد التي اكتشفها تشاندرا بعد وقت قصير من الاندماج ستظل باهتة الآن.

في حين أن انبعاثات الأشعة السينية الزائدة التي لاحظها تشاندرا يمكن أن تأتي من حطام في قرص تراكم يدور حول الثقب الأسود ويسقط في نهاية المطاف في الثقب الأسود ، فإن عالمة الفيزياء الفلكية رافايلا مارغوتي من جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، تفضل فرضية الانهيار المتأخر ، والتي تم التنبؤ بها من الناحية النظرية.

“إذا كانت النجوم النيوترونية المندمجة ستنهار مباشرة إلى ثقب أسود بدون مرحلة وسيطة ، فسيكون من الصعب جدًا تفسير فائض الأشعة السينية الذي نراه الآن ، لأنه لن يكون هناك سطح صلب للأشياء لترتد قال مارغوتي ، أستاذ مشارك في علم الفلك والفيزياء في جامعة كاليفورنيا في بيركلي: “تطير بسرعات عالية لخلق هذا الوهج اللاحق. “ستقع في الداخل. انتهى. السبب الحقيقي الذي يجعلني متحمسًا علميًا هو احتمال أننا نرى شيئًا أكثر من الطائرة. قد نحصل أخيرًا على بعض المعلومات حول الجسم المضغوط الجديد.”

أبلغت مارجوتي وزملاؤها ، بمن فيهم المؤلف الأول أبراجيتا هاجيلا ، التي كانت طالبة الدراسات العليا لمارجوتي عندما كانت في جامعة نورث وسترن قبل أن تنتقل إلى جامعة كاليفورنيا في بيركلي ، تحليلهم للأشعة السينية في ورقة تم قبولها مؤخرًا للنشر في رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.

هل أدى الدوران السريع إلى تأخير عام 2017 لانهيار النجوم النيوترونية في ثقب أسود؟

مصادر الأشعة السينية التي التقطتها شاندرا ، بما في ذلك ، في الأعلى ، الثقب الأسود الذي تشكل من اندماج نجمين نيوترونيين وتم رصده لأول مرة في عام 2017. Credit: NASA و CXC و Northwestern Univ./A. هاجيلة

الوهج الإشعاعي للكيلونوفا

تم اكتشاف موجات الجاذبية الناتجة عن الاندماج لأول مرة في 17 أغسطس 2017 ، بواسطة مرصد موجات الجاذبية بالليزر المتقدم (LIGO) بالتعاون مع برج العذراء. تمت متابعة التلسكوبات الأرضية والأقمار الصناعية بسرعة لتسجيل موجة من أشعة جاما والانبعاثات المرئية والأشعة تحت الحمراء معًا أكد النظرية هذا العدد يتم إنتاجها في أعقاب مثل هذه الاندماجات داخل المقذوفات الساخنة التي تنتج كيلونوفا لامعًا. يتوهج كيلونوفا بسبب الضوء المنبعث أثناء تحلل العناصر المشعة ، مثل البلاتين والذهب ، التي يتم إنتاجها في حطام الاندماج.

شاندرا ، أيضًا ، تمحور لمراقبة GW170817 ، لكنه لم ير أي أشعة سينية إلا بعد تسعة أيام ، مما يشير إلى أن الاندماج أنتج أيضًا نفثًا ضيقًا من المواد التي ، عند اصطدامها بالمادة المحيطة بالنجوم النيوترونية ، تنبعث منها مخروط من الأشعة السينية التي فوتت الأرض في البداية. في وقت لاحق فقط تمدد رأس الطائرة وبدأ في إصدار الأشعة السينية في نفاثة أوسع نطاقا يمكن رؤيتها من الأرض.

زادت انبعاثات الأشعة السينية من الطائرة لمدة 160 يومًا بعد الاندماج ، وبعد ذلك نمت بشكل مطرد مع تباطؤ وتوسع الطائرة. لكن هاجيلا وفريقها لاحظوا أنه اعتبارًا من مارس 2020 – بعد حوالي 900 يوم من الاندماج – وحتى نهاية عام 2020 ، توقف التراجع ، وظلت انبعاثات الأشعة السينية ثابتة تقريبًا في السطوع.

وقال مارغوتي “حقيقة أن الأشعة السينية توقفت عن التلاشي بسرعة كانت أفضل دليل لدينا حتى الآن على اكتشاف شيء ما بالإضافة إلى طائرة في الأشعة السينية في هذا المصدر”. “يبدو أن هناك حاجة إلى مصدر مختلف تمامًا للأشعة السينية لشرح ما نراه.”

يقترح الباحثون أن الأشعة السينية الزائدة تنتج عن موجة صدمة تختلف عن النفاثات الناتجة عن الاندماج. كانت هذه الصدمة نتيجة الانهيار المتأخر للنجوم النيوترونية المندمجة ، على الأرجح لأن دورانها السريع أدى لفترة وجيزة جدًا إلى مواجهة الانهيار التثاقلي. من خلال الالتفاف لمدة ثانية إضافية ، حصلت المادة المحيطة بالنجوم النيوترونية على ارتداد إضافي أنتج ذيلًا سريعًا جدًا من مقذوفات كيلونوفا التي أحدثت الصدمة.

وقال مارغوتي: “نعتقد أن انبعاثات الوهج اللاحق كيلونوفا تنتج عن مادة مصدومة في الوسط الدائري”. “إنها مادة كانت في بيئة النجمين النيوترونيين التي صُدمت وسُخنت بأسرع حافة من مقذوف كيلونوفا ، التي تقود موجة الصدمة.”

وقالت إن الإشعاع يصل إلينا الآن فقط لأنه استغرق وقتًا حتى يتم إبطاء مقذوف كيلونوفا الثقيل في بيئة منخفضة الكثافة وتحويل الطاقة الحركية للقذف إلى حرارة بواسطة الصدمات. هذه هي نفس العملية التي تنتج الراديو والأشعة السينية للطائرة ، ولكن نظرًا لأن الطائرة أخف بكثير ، فإنها تتباطأ على الفور بسبب البيئة وتسطع في الأشعة السينية والراديو منذ الأزمنة الأولى.

هل أدى الدوران السريع إلى تأخير عام 2017 لانهيار النجوم النيوترونية في ثقب أسود؟

نتج عن اندماج نجمين نيوترونيين ثقبًا أسود (مركزيًا ، أبيض) واندفاعًا من أشعة غاما الناتجة عن نفاثة ضيقة أو حزمة من الجسيمات عالية الطاقة ، مصورة باللون الأحمر. في البداية كانت الطائرة ضيقة ولا يمكن اكتشافها من قبل شاندرا ، ولكن مع مرور الوقت تباطأت المادة الموجودة في الطائرة واتسعت (باللون الأزرق) حيث اصطدمت بالمواد المحيطة ، مما تسبب في ارتفاع انبعاث الأشعة السينية عندما ظهرت الطائرة في الرؤية المباشرة بواسطة تشاندرا . من المحتمل أن تكون هذه النفاثة ونظيرتها ذات الاتجاه المعاكس ناتجة عن سقوط مادة على الثقب الأسود بعد تشكله. الائتمان: NASA / CXC / K. ديفونا

لاحظ الباحثون أن التفسير البديل هو أن الأشعة السينية تأتي من مادة تسقط باتجاه الثقب الأسود الذي تشكل بعد اندماج النجوم النيوترونية.

قال المؤلف المشارك جو برايت ، باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة كاليفورنيا في بيركلي: “ستكون هذه هي المرة الأولى التي نشاهد فيها شفق كيلونوفا أو المرة الأولى التي نرى فيها مادة تسقط على ثقب أسود بعد اندماج نجم نيوتروني”. “أي من النتيجتين ستكون مثيرة للغاية.”

تشاندرا هو الآن المرصد الوحيد الذي لا يزال قادرًا على اكتشاف الضوء من هذا الاصطدام الكوني. ومع ذلك ، يمكن أن تميز ملاحظات المتابعة بواسطة تشاندرا والتلسكوبات الراديوية بين التفسيرات البديلة. إذا كان الوهج اللاحق كيلونوفا ، فمن المتوقع أن يتم الكشف عن انبعاث الراديو مرة أخرى في الأشهر أو السنوات القليلة القادمة. إذا تم إنتاج الأشعة السينية عن طريق سقوط مادة على ثقب أسود تم تشكيله حديثًا ، فيجب أن يظل ناتج الأشعة السينية ثابتًا أو ينخفض ​​بسرعة ، ولن يتم اكتشاف أي انبعاث لاسلكي بمرور الوقت.

يأمل Margutti أن LIGO و Virgo والتلسكوبات الأخرى سوف تلتقط موجات الجاذبية والموجات الكهرومغناطيسية من المزيد من عمليات اندماج النجوم النيوترونية بحيث يمكن تحديد سلسلة الأحداث التي تسبق الاندماج وتتبعه بشكل أكثر دقة وتساعد في الكشف عن فيزياء تكوين الثقب الأسود. حتى ذلك الحين ، GW170817 هو المثال الوحيد المتاح للدراسة.

قالت الكاتبة المشاركة كيت ألكسندر ، باحثة ما بعد الدكتوراه وهي أيضًا من جامعة نورث وسترن: “قد يكون لمزيد من الدراسة عن GW170817 آثار بعيدة المدى”. “إن اكتشاف شفق كيلونوفا اللاحق يعني أن الاندماج لم ينتج عنه ثقب أسود على الفور. وبدلاً من ذلك ، قد يوفر هذا الجسم فرصة لعلماء الفلك لدراسة كيفية سقوط المادة على الثقب الأسود بعد سنوات قليلة من ولادتها.”

أعلنت مارجوتي وفريقها مؤخرًا أن تلسكوب شاندرا قد اكتشف الأشعة السينية في ملاحظات GW170817 التي أجريت في ديسمبر 2021. ولا يزال تحليل هذه البيانات مستمرًا. لم يتم الإبلاغ عن أي كشف لاسلكي مرتبط بالأشعة السينية.


شفق كيلونوفا قد تم رصده لأول مرة


معلومات اكثر:
ظهور مصدر جديد للأشعة السينية من الاندماج الثنائي للنجم النيوتروني GW170817 ، arXiv: 2104.02070 [astro-ph.HE] arxiv.org/abs/2104.02070

الاقتباس: هل أدى الدوران السريع إلى تأخير عام 2017 لانهيار النجوم النيوترونية في ثقب أسود؟ (2022 ، 5 مارس) تم استرداده في 6 مارس 2022 من https://phys.org/news/2022-03-rapid-collapse-neutron-stars-black.html

هذا المستند عرضة للحقوق التأليف والنشر. بصرف النظر عن أي تعامل عادل لغرض الدراسة أو البحث الخاص ، لا يجوز إعادة إنتاج أي جزء دون إذن كتابي. يتم توفير المحتوى لأغراض إعلامية فقط.

No comments:

Post a Comment

Powered by Blogger.

Search This Blog

Post Top Ad