دراسة جديدة تكشف أن النجوم النيوترونية هي في الواقع مثل علبة الشوكولاتة: ScienceAlert

معا للقضاء على التشيع

الحياة ليست حقًا مثل علبة الشوكولاتة ، لكن يبدو أن هناك شيئًا ما هناك. يمكن أن تحتوي النجوم النيوترونية – وهي من أكثر الأجسام كثافة في الكون – على هياكل شبيهة جدًا بالشوكولاتة ، سواء كانت لزجة أو ذات مراكز صلبة.

ما زالت أنواع تكوينات الجسيمات التي تتكون منها هذه المراكز غير معروفة ، لكن العمل النظري الجديد الذي يكشف عن هذه النتيجة المفاجئة قد يضعنا خطوة أقرب إلى فهم الأحشاء الغريبة لهذه النجوم الميتة ، والظواهر المتطرفة المحتملة في كوننا.

النجوم النيوترونية لا تصدق. إذا اعتبرنا الثقوب السوداء كائنات ذات تراكيز هائلة (إن لم تكن لانهائية) للمادة ، فإن النجوم النيوترونية تفوز بالمركز الثاني في جائزة الكون الأكثر كثافة. بمجرد أن ينفد نجم كتلته حوالي 8 إلى 30 ضعف كتلة الشمس من المادة لتندمج في قلبه ، لم يعد مدعومًا بالضغط الخارجي للحرارة ، مما يسمح للنواة بالانهيار تحت تأثير الجاذبية مثل غلافه المكون من المحيط تنجرف الغازات إلى الفضاء.

النجم النيوتروني الناتج لديه كتلة مخفضة تصل إلى حوالي 2.3 ضعف كتلة الشمس ، لكنه مضغوط في كرة يبلغ قطرها حوالي 20 كيلومترًا (12 ميلًا) فقط. هذه الأشياء هي DENSE بأحرف كبيرة – وما يحدث للمادة بالضبط تحت مثل هذه الضغوط المذهلة هو شيء العلماء يموتون لمعرفته.

تقترح بعض الدراسات أن النوى تتجمع معًا حتى تشكل أشكالًا تشبه المعكرونة. يقترح البعض الآخر ، حتى داخل النجم ، أن الضغوط تصبح شديدة للغاية بحيث تتوقف النوى الذرية عن الوجود تمامًا ، وتتكثف في “حساء” من مادة الكوارك.

الآن ، اكتشف علماء الفيزياء النظرية بقيادة لوتشيانو ريزولا من جامعة جوته في ألمانيا كيف يمكن أن تكون النجوم النيوترونية شبيهة بالشوكولاتة ذات الحشوات المختلفة.

جمع الفريق بين الفيزياء النووية النظرية والأرصاد الفيزيائية الفلكية لتطوير مجموعة من أكثر من مليون “معادلة حالة”. هذه معادلات تربط بين الضغط ودرجة الحرارة والحجم لنظام معين ، وهو في هذه الحالة نجم نيوتروني.

باستخدام هذه ، طور الفريق وصفًا يعتمد على المقياس لسرعة الصوت في النجوم النيوترونية. وهنا حيث تصبح اكثر اثارة للاهتمام. يمكن لسرعة الصوت في جسم معين ، سواء أكان نجمًا أم كوكبًا ، أن تكشف عن بنية باطنه.

مثلما تنتشر الموجات الزلزالية على الأرض والمريخ بشكل مختلف من خلال مواد ذات كثافة مختلفة ، وتكشف عن الهياكل والطبقات ، فإن الموجات الصوتية التي ترتد في النجوم يمكن أن تكشف ما يحدث بداخلها.

عندما استخدم الفريق معادلات الحالة الخاصة بهم لدراسة سرعة الصوت في النجوم النيوترونية ، لم تكن هياكلهم موحدة في جميع المجالات. بدلاً من ذلك ، يبدو أن النجوم النيوترونية في الطرف الأدنى من نطاق الكتلة ، أقل من 1.7 مرة من كتلة الشمس ، لها غطاء اسفنجي ونواة صلبة ، في حين أن النجوم التي تزيد عن 1.7 كتلة شمسية لها غطاء صلب ولب اسفنجي.

يقول ريزولا: “هذه النتيجة مثيرة جدًا لأنها تعطينا مقياسًا مباشرًا لمدى انضغاط مركز النجوم النيوترونية”.

“يبدو أن النجوم النيوترونية تتصرف قليلاً مثل حلوى الشيكولاتة: النجوم الفاتحة تشبه تلك الشوكولاتة التي تحتوي على بندق في وسطها محاطة بالشوكولاتة الناعمة ، في حين يمكن اعتبار النجوم الثقيلة أشبه بتلك الشوكولاتة حيث تحتوي الطبقة الصلبة على حشوة ناعمة.”

يبدو أن هذا يتناسب مع كل من تفسيرات المعكرونة النووية وحساء الكوارك لأجزاء النجوم النيوترونية ، ولكنه يوفر أيضًا معلومات جديدة يمكن أن تساعد في نمذجة النجوم النيوترونية عبر مجموعة من الكتل في العمل المستقبلي.

يمكن أن يفسر هذا أيضًا كيف أن جميع النجوم النيوترونية ، بغض النظر عن كتلها ، لها نفس القطر تقريبًا البالغ حوالي 20 كيلومترًا.

“دراستنا العددية الشاملة لا تسمح لنا فقط بعمل تنبؤات لنصف القطر والكتل القصوى للنجوم النيوترونية ، ولكن أيضًا لوضع حدود جديدة على تشوهها في الأنظمة الثنائية ، أي مدى تشويه بعضها البعض من خلال مجالات الجاذبية الخاصة بهم ،” يقول الفيزيائي كريستيان إيكر من جامعة جوته.

“ستصبح هذه الرؤى مهمة بشكل خاص لتحديد المعادلة غير المعروفة للحالة مع الملاحظات الفلكية المستقبلية واكتشافات موجات الجاذبية من النجوم المندمجة.”

حساء كوارك المعكرونة النووية بالشوكولاتة ، أي شخص؟

تم نشر البحث في ورقتين في رسائل مجلة الفيزياء الفلكية. يمكن العثور عليها هنا وهنا.

معا للقضاء على التشيع

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق