العلماء يلمحون لأول مرة لثقب أسود يبتلع نجمًا نيوترونيًا

بالعربي/ قال أحد الفيزيائيين: “لم تكن هذه أحداثًا حيث تمضغ الثقوب السوداء النجوم النيوترونية مثل كوكي مونستر وتناثرت قطعًا وأجزاء حولها”.

بعد أكثر من أربع سنوات من استكشاف مجموعة من الأحداث الكونية من خلال موجات الجاذبية ، اكتشف العلماء أخيرًا المجموعة الثالثة المتوقعة من الاصطدام – مرتين.

تشمل النكهة الجديدة للتصادم ثقبًا أسودًا ونجمًا نيوترونيًا واحدًا ، مما يجعلها مزيجًا من نوع ما. لاحظ العلماء العشرات من اندماجات أزواج من الثقوب السوداء ، واندماج زوجين من النجوم النيوترونية ، الجثث النجمية فائقة الكثافة. لكن التصادم بين ثقب أسود ونجم نيوتروني ، كما تنبأ به العلماء ، لم يتم اكتشافه بشكل قاطع. 

الآن ، يقول الباحثون إنهم فعلوا ذلك بالضبط ، ملاحظين التموجات الفريدة في الزمكان الناتجة عن مثل هذا الاصطدام.

قال أستريد لامبرتس ، الباحث في المركز الوطني للبحث العلمي في مرصد لا كوت دازور في فرنسا ، في بيان: “مع هذا الاكتشاف الجديد لعمليات اندماج الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية خارج مجرتنا ، وجدنا النوع المفقود من الثنائي”. “يمكننا أخيرًا أن نبدأ في فهم عدد هذه الأنظمة الموجودة ، وعدد المرات التي يتم دمجها فيها ، ولماذا لم نشهد بعد أمثلة في مجرة ​​درب التبانة.”

جاء هذان الاكتشافان الجديدان في يناير 2020 ، بفاصل 10 أيام فقط ، وتُعرف التصادمات الآن باسم GW200105 و GW200115 للتواريخ التي تمت ملاحظتها. تم اكتشاف أحدهما بواسطة كلاً من كاشفات مرصد موجات الجاذبية بالليزر المزدوج (LIGO) وكاشف برج العذراء الأوروبي المماثل ، والآخر بواسطة واحد فقط من كاشفات LIGO و Virgo. (تشمل الشراكة الآن أيضًا كاشفًا في اليابان يسمى KAGRA ، لكن هذه المنشأة بدأت بالرصد فقط في فبراير 2020).

تم اكتشاف GW200115 بشكل جيد وملاحظته من قبل جميع المرافق الثلاثة. يعتقد العلماء أنها اشتملت على ثقب أسود تبلغ كتلته حوالي ستة أضعاف كتلة شمسنا يلتهم نجمًا نيوترونيًا كتلته أكبر بمقدار النصف مرة أخرى من شمسنا ، وأن الاندماج حدث على بعد 650 مليون و 1.5 مليار سنة ضوئية.

لم يتم اكتشاف GW200105 بشكل نهائي ، لكن العلماء يشكون في أنه كان اندماجًا بين ثقب أسود تبلغ كتلته حوالي تسعة أضعاف كتلة الشمس ونجم نيوتروني يبلغ ضعف كتلة الشمس حوالي 550 مليون و 1.3 مليار سنة ضوئية.

العلماء ليسوا متأكدين حتى الآن ما إذا كانت هذه الاندماجات المختلطة تخلق إشارة ضوئية مرئية (كما يبدو أن أزواج النجوم النيوترونية تندمج ) أم لا (كما في حالة اندماج الثقوب السوداء الثنائية).

لم يتمكن علماء الفلك من مطابقة أي من اكتشافات موجات الجاذبية الجديدة مع ملاحظات موجات الضوء ، لكن هذا لا يعني بالضرورة عدم وجود مثل هذا الوميض المقابل. من أجل الاكتشاف الأقل دقة ، يمكن للعلماء فقط تضييق موقع المصدر إلى حوالي 17٪ من السماء ؛ من أجل الاكتشاف الأكثر دقة ، كان العلماء لا يزالون يواجهون منطقة تعادل 2900 بدر كامل . إلى جانب ذلك ، في مثل هذه المسافات الشاسعة من الاصطدامات ، كان أي ضوء سيصبح خافتًا للغاية بحلول الوقت الذي وصل فيه إلى الأرض على أي حال.

ومع ذلك ، يشك العلماء في أنه على الأقل بالنسبة لعمليات الاندماج هذه ، لم تكن هناك إشارة ضوئية يمكن رؤيتها.

قال باتريك برادي ، الفيزيائي في جامعة ويسكونسن-ميلووكي والمتحدث الحالي باسم LIGO Scientific Collaboration ، في بيان. “هذا” التذمر “هو ما قد ينتج عنه ضوء ، ولا نعتقد أن هذا حدث في هذه الحالات.” (يُطلق على الأكل الفوضوي أيضًا اسم اضطراب المد والجزر ).

يمثل هذان الحدثان أول مرة رأى فيها العلماء اندماجًا وكانوا واثقين من أنه يمثل زوجًا مختلطًا. ومع ذلك ، بالنسبة لاكتشافين سابقين ، فإن نفس السيناريو هو احتمال ، على الرغم من أنه لا يمكن أن يؤكده علماء الفلك. أحد تلك الأحداث ، الذي تم اكتشافه في أغسطس 2019 ، يمثل ثقبًا أسودًا كبيرًا مع ما هو إما أكبر نجم نيوتروني معروف أو أصغر ثقب أسود معروف. حدث آخر تم اكتشافه قبل أربعة أشهر قد يكون دمج زوج مختلط – ولكن يمكن أن يمثل ضوضاء في أجهزة الكشف.Advertisement

بالنظر إلى ملاحظتي يناير 2020 ، يتوقع العلماء الآن أن اندماجًا واحدًا بين ثقب أسود ونجم نيوتروني يحدث مرة واحدة شهريًا خلال مليار سنة ضوئية من الأرض.

لدى العلماء نظريتان حول كيفية حدوث عمليات الاندماج هذه. أحدهما هو أن كل عضو في نجم ثنائي ينتقل بشكل مستقل إلى مستعر أعظم ، وينفجر ويشكل بقايا كثيفة تندمج في النهاية. تشير النظرية الأخرى إلى أن النجوم المتباينة تتعرض لانفجارات سوبر نوفا ، ثم تقيم علاقة ثنائية.

ملاحظتا الاصطدام الجديدتان غير كافيتين لتحديد ما يحدث ، لكن العلماء يأملون أن تحل اكتشافات الموجات الثقالية اللغز في النهاية.

مايا فيشباخ ، باحثة ما بعد الدكتوراة في جامعة نورث وسترن في إلينوي وقال مؤلف مشارك في الدراسة في بيان جامعي . “مع بيانات موجات الجاذبية المستقبلية ، سيكون لدينا الإحصائيات للإجابة على هذه الأسئلة ، وفي النهاية نتعلم كيف تتكون أكثر الأجسام تطرفا في كوننا.”

يخضع كل من كاشفات LIGO التوأم ، Virgo و KAGRA للاستعدادات لجولة المراقبة الرابعة للشراكة ، والتي من المقرر أن تبدأ الصيف المقبل. يقول العلماء إن العمل يمكن أن يرى الشراكة تكتشف إشارة موجة جاذبية واحدة كل يوم ، مما يفتح العلماء لمزيد من المعلومات حول ما يحدث عبر الكون ، كما هو الحال في هذه الاندماجات الدراماتيكية.

“لا يقتصر كل تصادم على مجرد تجميع جسمين كثيفين وكثيفين. إنه يشبه حقًا باك مان ، حيث يبتلع ثقب أسود النجم النيوتروني المرافق له بالكامل ،” سوزان سكوت ، عالمة الفيزياء في الجامعة الوطنية الأسترالية والمؤلفة المشاركة على الدراسة ، في بيان الجامعة . “هذه الاصطدامات هزت الكون حتى صميمه واكتشفنا التموجات التي أرسلوها تندفع عبر الكون.”

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com