الأنماط السطحية لأوضاع التوائية المختلفة. اضغط للتكبير
أعطى انفجار ضخم على سطح نجم نيوتروني لعلماء الفلك فرصة للنظر داخل سطحه ، على غرار كيفية فهم الجيولوجيين لتكوين الأرض تحت أقدامنا. أصاب الانفجار النجم النيوتروني ، وجعله يرن مثل الجرس. ثم مرت الاهتزازات من خلال طبقات بكثافة مختلفة - ذائبة أو صلبة - لتغيير الأشعة السينية المتدفقة. حسب علماء الفلك أن قشرة أكثر سمكًا بعمق 1.6 كيلومتر (1 ميل) تقريبًا ، متطابقة مع التقديرات النظرية.
استخدم فريق أمريكي ألماني من العلماء من معهد ماكس بلانك للفيزياء الفلكية ووكالة ناسا مستكشف روسي للأشعة السينية من ناسا لتقدير عمق القشرة على نجم نيوتروني ، وهو أكثر الأجسام كثافة في الكون. ويبلغ عمق القشرة 1.6 كيلومترًا تقريبًا ومعبأة بشدة بحيث تزن ملعقة صغيرة من هذه المادة حوالي 10 ملايين طن على الأرض.
جاء هذا القياس ، وهو الأول من نوعه ، بفضل انفجار ضخم على نجم نيوتروني في ديسمبر 2004. وكشفت الاهتزازات الناتجة عن الانفجار تفاصيل حول تكوين النجم. تتشابه هذه التقنية مع علم الزلازل ، وهي دراسة الموجات الزلزالية من الزلازل والانفجارات ، والتي تكشف عن بنية قشرة الأرض والداخلية.
توفر تقنية علم الزلازل الجديدة هذه طريقة لاستقصاء باطن النجم النيوتروني ، وهو مكان مليء بالغموض والمضاربة. الضغط والكثافة مكثفان جدًا لدرجة أن القلب قد يحتوي على جسيمات غريبة يعتقد أنها كانت موجودة فقط في وقت الانفجار العظيم.
أجرت الدكتورة آنا واتس ، من معهد ماكس بلانك للفيزياء الفلكية في جارشنج ، هذا البحث بالتعاون مع الدكتور تود ستروماير من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لوكالة ناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند.
قال ستروماير: "نعتقد أن هذا الانفجار ، وهو الأكبر من نوعه الذي تمت ملاحظته على الإطلاق ، هز النجم حقًا وبدأ في جعله يرن مثل الجرس". "توفر الاهتزازات التي تم إنشاؤها في الانفجار ، على الرغم من أنها باهتة ، أدلة محددة للغاية حول ما مصنوعة من هذه الأشياء الغريبة. تمامًا مثل الجرس ، تعتمد حلقة النجم النيوتروني على كيفية مرور الموجات عبر طبقات ذات كثافة متفاوتة ، إما ذائبة أو صلبة. "
النجم النيوتروني هو بقايا النجم مرة واحدة أكبر بكثير من الشمس. يحتوي النجم النيوتروني على حوالي 1.4 كتلة شمسية من المواد المحشورة في كرة يبلغ عرضها حوالي 20 كيلومترًا فقط. قام العالمان بفحص نجم نيوتروني يدعى SGR 1806-20 ، والذي يقع على بعد حوالي 40000 سنة ضوئية من الأرض في كوكبة القوس. الكائن في فئة فرعية من النجوم النيوترونية شديدة المغناطيسية تسمى المغناطيسات.
في 27 ديسمبر 2004 ، شهد سطح SGR 1806-20 انفجارًا غير مسبوق ، وهو ألمع حدث على الإطلاق من خارج نظامنا الشمسي. نجم الانفجار ، الذي أطلق عليه اسم التوهج الفائق ، عن تغير مفاجئ في المجال المغناطيسي القوي للنجم أدى إلى تكسير القشرة الأرضية ، ومن المرجح أن ينتج زلزالًا هائلًا. تم الكشف عن الحدث من قبل العديد من المراصد الفضائية ، بما في ذلك روسي إكسبلورر ، الذي راقب ضوء الأشعة السينية المنبعثة.
يعتقد Strohmayer و Watts أن التذبذبات هي دليل على الاهتزازات الالتوائية العالمية داخل قشرة النجم. هذه الاهتزازات تشبه موجات S التي لوحظت خلال الزلازل الأرضية ، مثل موجة تتحرك عبر حبل. وجدت دراستهم ، بناءً على ملاحظات الاهتزازات من هذا المصدر من قبل الدكتور جيانلوكا إسرائيل من المعهد الوطني الإيطالي للفيزياء الفلكية ، العديد من الترددات الجديدة خلال الشعلة.
وأكد واتس وستروهمير بعد ذلك قياساتهما باستخدام التصوير الطيفي الشمسي عالي الطاقة من وكالة ناسا ، وهو مرصد شمسي سجل أيضًا فرط التوهج ، ووجد أول دليل على تذبذب عالي التردد عند 625 هرتز ، يشير إلى موجات تعبر القشرة عموديًا.
إن وفرة الترددات - على غرار الوتر ، على عكس نوتة واحدة - مكن العلماء من تقدير عمق القشرة النجمية النيوترونية. يعتمد هذا على مقارنة الترددات من الموجات التي تدور حول قشرة النجم ومن أولئك الذين يسافرون بشكل شعاعي عبرها. قطر النجم النيوتروني غير مؤكد ، ولكن استنادًا إلى تقدير حوالي 20 كيلومترًا عرضًا ، سيكون القشرة بعمق حوالي 1.6 كيلومتر. هذا الرقم ، بناءً على الترددات المرصودة ، يتماشى مع التقديرات النظرية.
علم الزلازل Starquake يحمل وعدًا كبيرًا لتحديد العديد من خصائص النجوم النيوترونية. قام Strohmayer و Watts بتحليل بيانات روسي المؤرشفة من توهج مغناطيسي باهت 1998 مغناطيسي (من SGR 1900 + 14) ووجدوا تذبذبات منبهة هنا أيضًا ، على الرغم من أنها ليست قوية بما يكفي لتحديد سمك القشرة.
قد يكشف انفجار نجم نيوتروني أكبر تم الكشف عنه في الأشعة السينية عن أسرار أعمق ، مثل طبيعة المادة في قلب النجم. أحد الاحتمالات المثيرة هو أن القلب قد يحتوي على كواركات مجانية. الكواركات هي اللبنات الأساسية للبروتونات والنيوترونات ، وفي الظروف العادية دائمًا ما تكون مرتبطة ببعضها بإحكام. سيساعد العثور على أدلة على الكواركات المجانية في فهم الطبيعة الحقيقية للمادة والطاقة. لا يمكن للمختبرات على الأرض ، بما في ذلك مسرعات الجسيمات الضخمة ، توليد الطاقات اللازمة للكشف عن الكواركات الحرة.
قال واتس: "النجوم النيوترونية مختبرات رائعة لدراسة الفيزياء المتطرفة". "نود أن نكون قادرين على كسر أحد الفتحات المفتوحة ، ولكن نظرًا لأن ذلك ربما لن يحدث ، فإن مراقبة تأثيرات التوهج المغناطيسي على نجم نيوتروني ربما يكون أفضل شيء تالي."
المصدر الأصلي: جمعية ماكس بلانك
