النابض الأسرع الثاني ، الآن بأشعة جاما

مفهوم الفنان للنجم النابض. في هذا الرسم التوضيحي ، يتأرجح النجم النابض راديوه (الأخضر) وأشعة جاما (شعاع أرجواني) عبر الأرض مع كل دورة ، حتى نراها نابضة. الصورة عبر ناسا.

يمكن أن تسحق انفجارات المستعرات الأعظمية النجوم العادية إلى نجوم نيوترونية ، مؤلفة من مادة غريبة للغاية. يتم ترتيب نجوم النيوترون بحوالي 12 ميلًا (20 كم) في مقابل مئات الآلاف من الأميال مقابل النجوم مثل شمسنا. ومع ذلك فهي تحتوي على كتلة بترتيب 1.4 مرة من كتلة شمسنا. النجوم النيوترونية لها حقول مغناطيسية قوية. تنبعث منها انفجارات قوية من الإشعاع على طول خطوط المجال المغناطيسي. إذا ، كما يدور نجم نيوتروني ، تشير أشعة الإشعاع الخاصة به بشكل دوري نحو الأرض ، فإننا نرى النجم مصدرًا نابضًا للراديو أو مصدر أشعة جاما. ثم يُطلق على النجم النيوتروني اسم النجم النابض ، وغالبًا ما يُقارن بالمنارة الكونية. يعرف علماء الفلك الحديثون أن النجوم النابضة تدور بسرعة مذهلة. ثاني أسرع واحد - يسمى PSR J0952-0607 - يدور حوالي 707 مرة في الثانية! أعلن علماء في معهد ماكس بلانك لفيزياء الجاذبية في هانوفر ، ألمانيا في 19 سبتمبر 2019 ، أن هذا النجم النابض ، J0952-0607 - الذي كان ينظر إليه سابقًا فقط في الطرف الراديوي من الطيف - تم اكتشافه أيضًا في نبضات أشعة جاما.

تم اكتشاف J0952-0607 - الرقم المتعلق بموضع الكائن في السماء - لأول مرة في عام 2017. وقد شوهد في الأصل أنه ينبض في موجات الراديو ، ولكن ليس أشعة جاما. قال الفريق الدولي الذي درسها بالتفصيل - ونشر مؤخرًا عملاً جديدًا عنها في مجلة Astrophysical Journal التي تمت مراجعتها من قبل النظراء - في بيان:

يدور النجم النابض 707 مرات في ثانية واحدة ، وبالتالي فهو أسرع الغزل في مجرتنا خارج البيئات النجمية الكثيفة للتكتلات الكروية.

مفهوم الفنان لبقايا السوبرنوفا مع وجود نجم نيوتروني في قلبه. يولد نجوم النيوترون في المستعرات الأعظمية. عندما تنفجر الأجزاء الخارجية للنجم إلى الخارج ، ينفجر الجزء الداخلي للنجم. يتم تكسير الأجزاء المكونة للذرات العادية - الإلكترونات والبروتونات - معًا عن طريق الجاذبية لتكوين النيوترونات. هل تريد معرفة المزيد عن نجوم النيوترون؟ جرب هذا الشرح ، من المحادثة . الصورة عبر وكالة الفضاء الأوروبية.

قال علماء الفلك إن هذا النجم النابض يدور حول مركز الكتلة المشترك خلال 6.2 ساعة مع نجم مصاحب. الرفيق خفيف الوزن للغاية ، مع كتلة واحدة فقط من خمسين من شمسنا. قد يكون النجم المصاحب مقيدًا إلى النجم النابض ، تمامًا مثل قمر الأرض مقفل إلى الأرض بحيث يواجه جانب من القمر دائمًا الأرض. إذا واجه أحد جانبي النجم المرافق النجم النابض ، فسيتم تسخين هذا الجانب من النجم بإشعاع جاما النابض. قال علماء الفلك إنهم يعتقدون أنهم يشاهدون الجانب "الساخن" للرفيق والجانب الأكثر برودة "الليل" يتغيران في السطوع واللون لأن النجم المصاحب والمدار النابض يدوران حول مركز كتلتهما المشترك.

لقد أصبحت هذه التفاصيل ممكنة لأنه في هذه الدراسة الجديدة ، قام الفلكيون بتحليل الكثير من البيانات حول هذا النجم النابض ورفيقه. واستخدم الباحثون بيانات بقيمة 8.5 سنوات من تليسكوب فضاء غاما راي للأشعة السينية التابع لناسا ، بالإضافة إلى عامين من الرصدات الراديوية LOFAR ، بالإضافة إلى ملاحظات من مقاريب بصرية كبيرة وبيانات موجات الجاذبية من كاشفات LIGO. المؤلف الرئيسي للبحوث الجديدة هو لارس نيدر ، وهو دكتوراه. طالب في مركز ألبرت أينشتاين (معهد ماكس بلانك) في هانوفر. يعد تحليل البيانات أحد مجالات الدراسة الخاصة به. وعلق:

هذا البحث صعب للغاية لأن تلسكوب فيرمي لأشعة جاما سجل فقط ما يعادل حوالي 200 من أشعة غاما من النجم النابض الخافت على مدى 8.5 سنوات من الملاحظات. خلال هذا الوقت استدار النجم النابض 220 مليار مرة. وبعبارة أخرى ، لم يلاحظ إلا أشعة غاما مرة واحدة فقط في كل مليار دورة.

بالنسبة لكل من أشعة جاما هذه ، يجب أن يحدد البحث تمامًا وقت كل دورة من الدورات التي يبلغ عددها 1.4 مللي ثانية.

قاد لارس نيدر - وهو طالب دكتوراه في الفيزياء الفلكية في معهد ألبرت أينشتاين هانوفر - البحث الجديد حول PSR J0952-0607. الصورة عبر ماكس بلانك.

وفقًا لبيان هؤلاء الفلكيين:

يتطلب ذلك التمشيط عبر البيانات بدقة عالية للغاية حتى لا تفوت أي إشارات محتملة. قوة الحوسبة المطلوبة هائلة. البحث الحساس للغاية عن نبضات أشعة غاما الخافتة كان سيستغرق 24 عامًا لإكماله على نواة كمبيوتر واحدة. باستخدام نظام الكمبيوتر Atlas في AEI Hannover انتهى في يومين فقط.

وقال علماء الفلك أنهم وجدوا مفاجآت في البيانات. فوجئوا ، على سبيل المثال ، بعدم العثور على نبضات أشعة غاما قبل يوليو 2011. قالوا:

سبب ظهور النجم النابض فقط يظهر بعد ذلك التاريخ غير معروف. قد يكون أحد الاختلافات في مقدار أشعة غاما التي تنبعث منها أحد الأسباب ، ولكن النجم النابض باهت للغاية لدرجة أنه لم يكن من الممكن اختبار هذه الفرضية بدقة كافية. قد تقدم التغييرات في المدار النابض التي شوهدت في أنظمة مماثلة أيضًا توضيحًا ، ولكن لم يكن هناك حتى تلميح في البيانات التي يحدث هذا.

في الوقت الحالي ، يعد عدم وجود نبضات أشعة غاما قبل عام 2011 لغزًا غامضًا.

بروس ألين هو مدير معهد ألبرت أينشتاين هانوفر ودكتوراه نيدر. مشرف. الصورة عبر ماكس بلانك.

علق علماء الفلك أن النجوم النابضة سريعة الدوران مثل J0952-0607 هي تحقيقات في الفيزياء القاسية. قالوا:

إن سرعة دوران النجوم النيوترونية قبل أن تنفصل عن قوى الطرد المركزي غير معروفة وتعتمد على الفيزياء النووية غير المعروفة. النجوم النابضة بالميلي ثانية مثل J0952-0607 تدور بسرعة كبيرة لأنه تم نسجها بتراكم المادة من رفيقها. ويعتقد أن هذه العملية لدفن المجال المغناطيسي النابض. مع رصدات أشعة غاما على المدى الطويل ، أظهر فريق البحث أن J0952-0607 يحتوي على واحد من أقل عشرة حقول مغناطيسية تم قياسها للنجم النابض ، بما يتوافق مع توقعات النظرية.

بروس ألين ، دكتوراه نيدر أضاف مشرف ومدير معهد ألبرت أينشتاين هانوفر:

سنستمر في دراسة هذا النظام باستخدام أشعة جاما والراديو والمراصد البصرية نظرًا لأنه لا تزال هناك أسئلة لم تتم الإجابة عليها. يوضح هذا الاكتشاف مرة أخرى أن الأنظمة النابضة المتطرفة مختبئة في كتالوج Fermi LAT.

نحن نستخدم أيضًا مشروع الحوسبة الموزعة لعلوم المواطن لدينا للبحث عن أنظمة النبض النابض ثنائية أشعة غاما في مصادر Fermi LAT الأخرى ، ونحن واثقون من تحقيق اكتشافات أكثر إثارة في المستقبل.

يظهر الشكل النبضي (توزيع فوتونات أشعة غاما أثناء دوران النابض) من J0952-0607 في الأعلى. يوجد أدناه التوزيع المقابل للفوتونات الفردية على مدار عشر سنوات من الملاحظات. يُظهر التدرج الرمادي الاحتمالية (أوزان الفوتون) للفوتونات الفردية الناشئة عن النجم النابض. من منتصف عام 2011 فصاعدًا ، تصطف الفوتونات على طول المسارات المقابلة لملف النبضة. هذا يدل على اكتشاف نبضات أشعة غاما ، وهو أمر غير ممكن قبل منتصف عام 2011. الصورة عن طريق معهد ل. نيدر / ماكس بلانك لفيزياء الجاذبية.

خلاصة القول: تدور PSR J0952-0607 بمعدل 707 مرات في الثانية ، مما يجعلها ثاني أسرع النجوم النابضة المعروفة وأسرع النجوم النابضة خارج المجموعات الكروية. اكتشف علماء الفلك للتو هذا النجم النابض ينبعث أشعة غاما عالية الطاقة.

المصدر: اكتشاف وتوقيت نبضات جاما راي من بولزار 707 هرتز J0952؟ 0607

عبر معهد ماكس بلانك للفيزياء الجاذبية