بعض الأسئلة في العلم تشبه الغرف المغلقة في منزل بعيد. نحن نعلم أن المنزل موجود. نرى نوافذه تتلألأ بخفة في الليل. ومع ذلك، تظل الأبواب مغلقة، وما يوجد داخلها لا يمكن تخمينه إلا من خلال الاستماع بعناية. النجوم النيوترونية هي مثل هذه الغرف في الكون - صغيرة، كثيفة، وغامضة بهدوء.
تولد هذه البقايا النجمية عندما تنهار النجوم الضخمة تحت جاذبيتها الخاصة بعد انفجار سوبرنوفا. ما يتبقى هو شيء استثنائي: جسم يبلغ قطره بالكاد عشرين كيلومترًا ولكنه أثقل من الشمس. داخل تلك الكرة الصغيرة، يتم ضغط المادة بشكل مكثف لدرجة أن الذرات المألوفة تنهار، وتبدأ الفيزياء في الانتقال إلى أراضٍ غير مألوفة. لعقود، تساءل علماء الفلك عما يملأ حقًا داخل مثل هذه النجوم.
قد لا تأتي الإجابة من صورة تلسكوبية أو قياس مباشر، ولكن من شيء أكثر دقة - تموج في الفضاء نفسه.
عندما تدور نجمان نيوترونيان نحو بعضهما البعض وفي النهاية يتصادمان، فإنهما يولدان موجات جاذبية، تشوهات خفيفة في الزمكان تم التنبؤ بها لأول مرة من خلال نظرية النسبية العامة. لقد اكتشفت أدوات مثل مرصد الموجات الجاذبية بالليزر بالفعل العديد من هذه الاهتزازات الكونية. تحمل كل إشارة أدلة حول الكتلة وهيكل النجوم المتصادمة، بما في ذلك ظاهرة دقيقة تعرف باسم التشوه المدّي.
بينما تدور النجمان النيوترونيان حول بعضهما في لحظاتهما الأخيرة، تسحب جاذبيتهما الهائلة وتتمدد كل نجمة قليلاً، تمامًا مثل المد والجزر في المحيطات على الأرض الناتج عن القمر. هذا التشوه "المدّي" يغير بشكل طفيف إشارة الموجات الجاذبية الناتجة خلال الاندماج. من خلال قياس هذه التغيرات، يمكن للعلماء استنتاج مدى قابلية النجوم للضغط - وبالتالي ما قد يتكون منه داخلها.
حتى الآن، كان تفسير تلك الإشارات المدية صعبًا لأن النماذج النظرية التي تصف داخل النجوم النيوترونية لا تزال غير مؤكدة. قد توجد المادة داخل نجم نيوتروني في عدة أشكال غريبة: نيوترونات مضغوطة بإحكام، أو خليط من الجسيمات دون الذرية، أو حتى حساء من الكواركات الحرة. كل احتمال يتنبأ بسلوك مدّي مختلف قليلاً خلال الاندماج.
يهدف نموذج نظري جديد إلى تحسين تلك الصورة.
طور الباحثون إطارًا أكثر تفصيلاً يصف كيف تتصرف مادة النجوم النيوترونية تحت ضغط شديد. من خلال تحسين حسابات كيفية استجابة الطبقات الداخلية للنجم للقوى الجاذبية، يقوم النموذج بتوضيح التنبؤات للتشوه المدّي خلال الاندماجات. ببساطة، يعمل كنظام فك تشفير أكثر وضوحًا لإشارات الموجات الجاذبية التي يكتشفها علماء الفلك بالفعل.
يمكن أن يساعد هذا التحسين العلماء في تفسير الملاحظات المستقبلية للموجات الجاذبية بدقة أكبر. عندما تسجل أجهزة الكشف التصادم التالي لنجم نيوتروني، قد يتمكن علماء الفلك من مطابقة التوقيع المدّي للحدث بدقة أكبر مع نماذج محددة من المادة النووية. قد يكشف التمدد الدقيق لتلك النجوم، المشفر في إشارة الموجات الجاذبية، عما إذا كانت داخلها تحتوي على سوائل نيوترونية كثيفة، أو حالات جسيمات غريبة، أو أشكال أخرى من المادة لا تزال نظرية.
المخاطر كبيرة لأن النجوم النيوترونية تمثل واحدة من أكثر المختبرات تطرفًا في الكون. تتجاوز الضغوط داخلها أي شيء يمكن تحقيقه على الأرض، حتى في أقوى مسرعات الجسيمات. سيساهم فهم هيكلها الداخلي في تعميق معرفتنا بالفيزياء النووية، وتفاعلات الجسيمات، وحدود المادة نفسها.
التقدم تدريجي، تقريبًا صبور. تضيف كل اكتشاف لموجات الجاذبية نقطة بيانات أخرى، همسة أخرى من المنزل الكوني الذي تظل أبوابه مغلقة. لا يفتح النموذج المحسن تلك الأبواب تمامًا بعد، لكنه يقدم طريقة أكثر دقة لتفسير الأصوات القادمة من الداخل.
بالنسبة لعلماء الفلك الذين يستمعون إلى الكون من خلال الموجات الجاذبية، فإن تلك الوضوح مهم. مع دخول أجهزة الكشف الأكثر حساسية حيز التشغيل في السنوات القادمة، قد تصبح اندماجات النجوم النيوترونية ملاحظات شائعة بشكل متزايد.
ومع كل تموج جديد في الزمكان، قد يقترب العلماء قليلاً من الإجابة على السؤال الهادئ الذي ظل عالقًا لعقود: ماذا يوجد حقًا داخل نجم نيوتروني؟
تنبيه صورة الذكاء الاصطناعي الرسوم البيانية تم إنشاؤها بواسطة الذكاء الاصطناعي ومخصصة للتمثيل، وليس للواقع.
تحقق من المصدر توجد مصادر موثوقة تغطي هذا التطور.
Phys.org ScienceDaily Space.com Universe Today Nature
نُشر بواسطة Banx Network. هذا المقال جزء من برنامج الوسائط اللامركزية من Banx، مدعومًا برمز BXE على شبكة XRP Ledger.
