في مارس الماضي ، وجه علماء الفلك تلسكوب هابل الفضائي إلى نقطة بعيدة في الفضاء حيث اصطدم نجمان نيوترونيان. وباستخدام عين هابل العملاقة ، حدقوا في تلك البقعة البعيدة لمدة 7 ساعات و 28 دقيقة و 32 ثانية على مدار ستة من مدارات التلسكوب حول الأرض. كان أطول تعرض على الإطلاق من موقع التصادم ، وهو ما يطلق عليه علماء الفلك الصورة "الأعمق". لكن تسديدتهم ، التي تم إجراؤها بعد أكثر من 19 شهرًا بعد وصول الضوء من الاصطدام إلى الأرض ، لم تلتقط أي بقايا من اندماج النجوم النيوترونية. وهذه أخبار رائعة.
بدأت هذه القصة مع تمايل في 17 أغسطس 2017. موجة جاذبية ، بعد أن قطعت 130 مليون سنة ضوئية عبر الفضاء ، هزّت الليزر في مرصد موجات التداخل بالليزر (LIGO) ، كاشف الموجات الجاذبية الذي يمتد إلى كره ارضيه. اتبعت هذه الإشارة نمطًا ، وهو نموذج أخبر الباحثين أنه كان نتيجة اندماج نجمين نيوترونيين - أول اندماج نجم نيوتروني تم اكتشافه على الإطلاق. لا تستطيع كاشفات موجات الجاذبية تحديد الاتجاه الذي تأتي منه الموجة ، ولكن بمجرد وصول الإشارة ، تحول علماء الفلك في جميع أنحاء العالم إلى العمل ، واصطياد سماء الليل لمصدر الانفجار. سرعان ما اكتشفوا ذلك: نقطة على مشارف مجرة تعرف باسم NGC4993 أضاءت بـ "كيلونوفا" من الاصطدام - انفجار ضخم يقذف المواد المشعة المتحللة بسرعة إلى الفضاء في عرض رائع من الضوء.
بعد بضعة أسابيع ، مرت NGC4993 خلف الشمس ، ولم تظهر مرة أخرى حتى حوالي 100 يوم بعد أول علامة على الاصطدام. في تلك المرحلة ، تلاشت كيلونوفا ، وكشفت عن "الشفق" لدمج النجم النيوتروني - وهي ظاهرة خافتة لكنها تدوم لفترة أطول. بين ديسمبر 2017 وديسمبر 2018 ، استخدم علماء الفلك هابل لمراقبة الشفق 10 مرات مع تلاشيها ببطء. ومع ذلك ، فإن هذه الصورة الأخيرة ، التي لا تظهر شفقًا مرئيًا أو أي علامات أخرى للتصادم ، يمكن أن تكون الأكثر أهمية حتى الآن.
قال وين-فاي فونغ ، عالِم الفلك بجامعة نورث وسترن ، الذي قاد هذا الجهد التصويري الأخير: "تمكنا من إنشاء صورة دقيقة حقًا ، وساعدتنا على النظر إلى الصور العشر السابقة ونصنع سلسلة زمنية دقيقة حقًا".
هذه "السلسلة الزمنية" تصل إلى 10 طلقات واضحة للشفق الذي يتطور بمرور الوقت. الصورة الأخيرة من المسلسل ، التي تظهر تلك النقطة في الفضاء دون أي شفق ، سمحت لهم بالعودة إلى الصور السابقة وطرح الضوء من جميع النجوم المحيطة. مع إزالة كل ضوء النجوم هذا ، ترك الباحثون مع صور غير مسبوقة ومفصلة للغاية لشكل وتطور الشفق مع مرور الوقت.
قال فونغ لـ Live Science إن الصورة التي ظهرت لا تبدو مثل أي شيء سنراه إذا نظرنا إلى سماء الليل بأعيننا فقط.
وقالت "عندما يندمج نجمان نيوترونيان ، يشكلان بعض الأشياء الثقيلة - إما نجم نيوتروني ضخم أو ثقب أسود خفيف - وهما يدوران بسرعة كبيرة. ويتم طرد المواد على طول القطبين".
وقالت إن هذه المواد تنطلق بسرعات شديدة في عمودين ، أحدهما مدبب من القطب الجنوبي والآخر من الشمال. عندما تبتعد عن موقع التصادم ، فإنها تصطدم بالغبار وغيرها من الحطام الفضائي بين النجوم ، وتنقل بعض طاقتها الحركية وتجعل تلك المواد بين النجوم متوهجة. قال فونغ إن الطاقات المعنية شديدة. إذا كان هذا يحدث في نظامنا الشمسي ، فإنه سيتفوق على شمسنا.
كان الكثير من ذلك معروفًا بالفعل من الدراسات النظرية والملاحظات السابقة للشفق ، ولكن الأهمية الحقيقية لعمل فونغ للفلكيين هو أنه يكشف عن السياق الذي حدث فيه الاصطدام الأصلي.
قال جوزيف ليمان ، عالم الفلك في جامعة وارويك في إنجلترا ، الذي قاد دراسة سابقة للشفق التالي: "هذا عمل جميل. إنه يظهر ما كنا نشتبه به في عملنا من ملاحظات هابل السابقة". "النجم النيوتروني الثنائي لم يندمج داخل كتلة كروية."
قال ليمان ، الذي لم يكن مشاركًا في الجهد الجديد ، لـ Live Science إن العناقيد الكروية هي مناطق ذات مساحة كثيفة مع النجوم. النجوم النيوترونية نادرة ، وثنائيات النجوم النيوترونية ، أو أزواج النجوم النيوترونية التي تدور حول بعضها البعض ، أكثر ندرة. في وقت مبكر ، كان الفلكيون يشتبهون في أن دمج ثنائيات النجوم النيوترونية من المرجح أن يظهر في مناطق الفضاء حيث تتجمع النجوم بإحكام وتتأرجح حول بعضها بعنف. قام ليمان وزملاؤه بتحليل بيانات هابل السابقة ، وأظهروا بعض الأدلة التي قد لا تكون كذلك. أظهرت صورة فونغ أنه لا يمكن العثور على كتلة كروية ، مما يبدو أنه يؤكد ، على الأقل في هذه الحالة ، أن اصطدام النجم النيوتروني لا يحتاج إلى كتلة كثيفة من النجوم لتتشكل.
قال فونغ إن أحد الأسباب المهمة لدراسة هذه الشفق هو أنه قد يساعدنا على فهم انفجارات أشعة غاما القصيرة - الانفجارات الغامضة لأشعة غاما التي يكتشفها الفلكيون أحيانًا في الفضاء.
وقالت "نعتقد أن هذه الانفجارات ربما تكون نجمتين نيوترونيتين تندمجان."
الفرق في هذه الحالات (على رأس علماء الفلك الذين لم يكتشفوا أي موجات جاذبية تؤكد طبيعتهم) هو زاوية الاندماج على الأرض.
وقال فونغ إن الأرض لديها منظر جانبي للشفق التالي لهذا الاندماج. وصلنا لرؤية الضوء ثم يتلاشى بمرور الوقت.
ولكن عندما تحدث انفجارات أشعة غاما القصيرة ، قالت ، "يبدو الأمر كما لو أنك تنظر إلى فوهة خرطوم الحريق."
وقالت إن إحدى طائرات الهروب من المواد في تلك الحالات موجهة نحو الأرض. لذا نرى أولاً الضوء من الجسيمات الأسرع حركةًا ، والتي تسير بجزء كبير من سرعة الضوء ، كمضة قصيرة لأشعة جاما. ثم تتلاشى نقطة الضوء ببطء عندما تصل الجسيمات البطيئة إلى الأرض وتصبح مرئية.
هذه الورقة الجديدة ، التي سيتم نشرها في مجلة Astrophysical Journal Letters ، لا تؤكد هذه النظرية. لكنها تقدم للباحثين مواد أكثر من أي وقت مضى لدراسة الشفق التالي لدمج النجم النيوتروني.
قال ليمان: "إنه إعلان جيد لأهمية هابل في فهم هذه الأنظمة الباهتة للغاية ، ويقدم إشارات حول الإمكانيات الإضافية التي سيتم تمكينها" ، الخليفة الهائل لهابل ، المقرر نشره في عام 2021. .
ملاحظة المحرر: تم تصحيح هذه القصة الساعة 12:20 مساءً. بتوقيت شرق الولايات المتحدة يوم الجمعة 13 سبتمبر / أيلول لإزالة بيان بأنه لم يتم ربط أي أشعة غاما بشكل مباشر مع اندماج نجم نيوتروني. تم ربط دش خافت من أشعة جاما بالاندماج GW170817.
