تم تصنيف النجوم النيوترونية على أنها "أوندد" ... نجوم زومبي حقيقية. يولدون عندما ينهار نجم ضخم تحت جاذبيته وتنفجر طبقاته الخارجية على نطاق واسع وتتفوق على مليار شمس في حدث مستعر أعظم. ما تبقى هو جثة نجمي ... جوهر الكثافة التي لا يمكن تصورها ... حيث تزن ملعقة صغيرة حوالي مليار طن على الأرض. كيف ندرس مثل هذا الفضول؟ اقترحت إدارة الطيران والفضاء الأمريكية (ناسا) مهمة تسمى مستكشف التركيبات النجمية للنيوترون (NICER) والتي ستكتشف الزومبي وتسمح لنا برؤية قلب النجم النيوتروني المظلم.
جوهر النجم النيوتروني لا يصدق إلى حد كبير. على الرغم من حقيقة أنها قد فجرت معظم خارجها وأوقفت الاندماج النووي ، إلا أنها لا تزال تشع حرارة من الانفجار وتفرز مجالًا مغناطيسيًا يرشح المقاييس. هذا الشكل المكثف للإشعاع الناتج عن الانهيار الأساسي يقيس أكثر من تريليون مرة من المجال المغناطيسي للأرض. إذا كنت لا تعتقد أن هذا مثير للإعجاب ، فكر في الحجم. في الأصل كان يمكن أن يبلغ قطر النجم تريليون ميل أو أكثر ، ومع ذلك يتم ضغطه الآن بحجم مدينة متوسطة. وهذا يجعل النجم النيوتروني ديناموًا صغيرًا - قادرًا على تكثيف المادة في نفسه بأكثر من 1.4 مرة محتوى الشمس ، أو على الأقل 460.000 من الأرض.
يقول الدكتور زافين أرزومانيان من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لوكالة ناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند: "النجم النيوتروني موجود على أعتاب المادة حيث يمكن أن توجد - إذا ازدادت كثافة ، يصبح ثقبًا أسود". "ليس لدينا طريقة لخلق تصميمات داخلية للنجوم النيوترونية على الأرض ، لذا فإن ما يحدث للمادة تحت ضغط لا يصدق هو لغز - هناك العديد من النظريات حول كيفية التصرف. أقرب طريقة لمحاكاة هذه الظروف هي معجلات الجسيمات التي تحطم الذرات معًا بسرعة الضوء تقريبًا. ومع ذلك ، فإن هذه التصادمات ليست بديلاً دقيقًا - فهي تدوم فقط لجزء من الثانية ، وتولد درجات حرارة أعلى بكثير مما هو داخل النجوم النيوترونية ".
في حالة الموافقة عليها ، سيتم إطلاق مهمة NICER بحلول صيف 2016 ويتم إرفاقها آليًا بمحطة الفضاء الدولية. في سبتمبر 2011 ، اختارت وكالة ناسا NICER للدراسة كمهمة محتملة لاستكشاف الفرص. وستتلقى البعثة 250.000 دولار لإجراء دراسة لمفهوم التنفيذ لمدة 11 شهرًا. تم اختيار خمسة مقترحات لمهمة الفرصة من بين 20 طلبًا. بعد الدراسات التفصيلية ، تخطط ناسا لاختيار تطوير واحد أو أكثر من مقترحات مهمة الفرصة الخمسة في فبراير 2013.
ماذا سيفعل NICER؟ أولاً ، ستقوم مجموعة من 56 مقراب بجمع معلومات الأشعة السينية من أقطاب مغناطيسية ونقاط ساخنة للنجوم النيوترونية. من هذه المناطق ، تطلق نجوم الزومبي أشعة سينية ، وعند دورانها تخلق نبضة من الضوء - وبالتالي مصطلح "النجم النابض". عندما ينكمش النجم النيوتروني ، يدور بشكل أسرع ويمكن أن تسحب الجاذبية الشديدة الناتجة مادة من نجم يدور عن كثب. تدور بعض هذه النجوم النابضة بسرعة كبيرة بحيث يمكنها الوصول إلى سرعات عدة مئات من الدورات في الثانية! ما يتلهف العلماء لفهمه هو كيفية تصرف المادة داخل نجم نيوتروني و "تثبيت معادلة الدولة الصحيحة (EOS) التي تصف بدقة أكبر كيفية استجابة المادة للضغط المتزايد. حاليا ، هناك العديد من EOSs المقترحة ، يقترح كل منها أنه يمكن ضغط المادة بكميات مختلفة داخل النجوم النيوترونية. لنفترض أنك حملت كرتين من نفس الحجم ، لكن واحدة كانت مصنوعة من الرغوة والأخرى مصنوعة من الخشب. يمكنك ضغط الكرة الرغوية إلى حجم أصغر من الكرة الخشبية. وبنفس الطريقة ، فإن EOS التي تقول أن المادة قابلة للانضغاط بشكل كبير سوف تتنبأ بنجم نيوتروني أصغر لكتلة معينة من EOS التي تقول أن المادة أقل انضغاطًا. "
الآن كل ما يحتاج NICER القيام به هو مساعدتنا على قياس كتلة النجم النابض. بمجرد تحديدها ، يمكننا الحصول على EOS الصحيح وفتح لغز كيفية تصرف المادة في ظل الجاذبية الشديدة. يقول المحقق الرئيسي في NICER الدكتور كيث جندرو من NASA Goddard: "المشكلة هي أن النجوم النيوترونية صغيرة ، وبعيدة جدًا للسماح بقياس أحجامها بشكل مباشر". "ومع ذلك ، فإن NICER ستكون أول مهمة لديها ما يكفي من الحساسية ودقة الوقت لمعرفة حجم نجم نيوتروني بشكل غير مباشر. المفتاح هو قياس مدى تغير سطوع الأشعة السينية بدقة مع دوران النجم النيوتروني. "
لذا ماذا يفعل نجم الزومبي هذا مثير للإعجاب؟ بسبب جاذبيتها الشديدة في مثل هذا الحجم الصغير ، فإنها تشوه المكان / الزمان وفقًا لنظرية النسبية العامة لأينشتاين. إنها "الاعوجاج" الفضائي الذي يسمح لعلماء الفلك بالكشف عن وجود نجم مرافق. كما أنه ينتج تأثيرات مثل التحول المداري يسمى الحركة ، مما يسمح للزوج بالدوران حول بعضهما البعض مما يسبب موجات الجاذبية وإنتاج طاقة مدارية قابلة للقياس. أحد أهداف NICER هو الكشف عن هذه الآثار. سيسمح الالتواء نفسه للفريق بتحديد حجم النجم النيوتروني. كيف؟ تخيل أنك تضغط بإصبعك على مادة قابلة للتمدد - ثم تخيل أنك تدفع يدك كلها ضدها. كلما كان النجم النيوتروني أصغر ، كلما زاد تشوه الفضاء والضوء.
هنا تصبح منحنيات الضوء مهمة للغاية. عندما تتم محاذاة النقاط الساخنة لنجم نيوتروني مع ملاحظاتنا ، يزداد السطوع عندما يدور المرء إلى العرض ويخفت عندما يدور بعيدًا. ينتج عن هذا منحنى خفيف بموجات كبيرة. ولكن ، عندما يتم تشويه الفضاء ، يُسمح لنا بالمشاهدة حول المنحنى ورؤية النقطة الساخنة الثانية - مما يؤدي إلى منحنى خفيف بموجات أصغر وأكثر سلاسة. يمتلك الفريق نماذج تنتج "منحنيات ضوئية فريدة من نوعها للأحجام المختلفة التي تنبأت بها كاميرات EOS المختلفة. من خلال اختيار منحنى الضوء الأكثر ملائمة للمنحنى المرصود ، سيحصلون على EOS الصحيح ويحلون لغز المادة على حافة النسيان. "
وتنفس الحياة في نجوم الزومبي ...
مصدر القصة الأصلي: NASA Mission News.
