الجسم الفلكي المُكتشف حديثًا يقع على حافة احتمالين متطرفين

إن علم الفلك مليء بالأشياء المحيرة، وقد أضاف فريق دولي من الباحثين للتو جسمًا مثيرًا آخر: جسم مضغوط كثيف تم رصده يدور حول نجم نابض. وهذا في حد ذاته ليس رائدًا، لكن كتلة هذا الجسم محيرة. إنه في ما يسمى بالفجوة الجماعية. يراقب الباحثون إما أثقل نجم نيوتروني معروف أو أخف ثقب أسود.

عندما تتحول النجوم الأثقل من الشمس إلى مستعرات أعظم، فإنها يمكن أن تشكل نوعين مختلفين من الأجسام. وإذا لم تكن كبيرة جدًا، فسوف تنهار إلى نجم نيوتروني. النجوم النيوترونية هي أجسام نجمية مصنوعة من النيوترونات فقط (الجزيئات الموجودة في مركز الذرة بدون شحنة كهربائية) ولها كثافة مذهلة. ملعقة صغيرة من مادة النجم النيوتروني لها وزن مماثل لوزن الجبل.

يمكن أن يكون للنجوم النيوترونية خصائص مختلفة. النجوم النابضة هي نوع من النجوم النيوترونية التي تدور بسرعة حول محورها، وتصدر نبضًا دوريًا. تدور النجوم النابضة بالميلي ثانية، مثل الجسم الموجود في هذه الدراسة (يسمى PSR J0514−4002E)، مئات المرات في الثانية. إنها تعمل مثل بعض الساعات الأكثر دقة في الكون.

والجسم الكثيف الآخر الذي يمكن أن يخلقه المستعر الأعظم هو الثقب الأسود، وهو جسم كثيف للغاية بحيث لا يمكن لأي شيء، ولا حتى الضوء، الهروب منه. تضع الملاحظات والنظريات أثقل نجم نيوتروني محتمل تبلغ كتلته 2.2 ضعف كتلة الشمس. ومن المتوقع أن تبلغ كتلة أخف ثقب أسود حوالي خمسة أضعاف كتلة الشمس. بينهما، هناك فجوة الكتلة، حيث من المتوقع أن يكون الجسم ثقبًا أسود إلا إذا فقدنا شيئًا ما في فيزياء النجوم النيوترونية.

تبلغ كتلة رفيق النجم النابض في هذه الحالة ما بين 2.09 و2.71 مرة كتلة شمسنا. يمكن أن يكون نظامًا يحتوي على نجم نابض وثقب أسود؛ أو نجم نيوتروني، أحدهما نابض.

“أما الاحتمال بالنسبة لطبيعة الرفيق فهو أمر مثير. وقال المؤلف المشارك البروفيسور بن ستابرز، من جامعة مانشستر، في مقال: “سيكون نظام الثقب الأسود النابض هدفًا مهمًا لاختبار نظريات الجاذبية، وسيوفر النجم النيوتروني الثقيل رؤى جديدة في الفيزياء النووية بكثافات عالية جدًا”. إفادة.

يدور النجم النابض (وبالتالي ينبض) 170 مرة في الثانية، وهو ما تم ملاحظته باستخدام المرصد الراديوي ميركات. ومن خلال دراسة الاختلافات الصغيرة في هذه الإشارة الإيقاعية، تمكن الباحثون من تقدير خصائص النظام. الدقة التي تم التوصل إليها لا تصدق بالنظر إلى أن هذين الجرمين السماويين يبعدان عنا 40 ألف سنة ضوئية.

وأضاف إيوان بار من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك الراديوي، الذي قاد فريق البحث: “فكر في الأمر مثل القدرة على إسقاط ساعة توقيت مثالية تقريبًا في مدار حول نجم يبعد حوالي 40 ألف سنة ضوئية، ومن ثم القدرة على توقيت تلك المدارات بدقة ميكروثانية”. يدرس مع زميلته أرونيما دوتا.

يعتقد الفريق أن الرفيق ليس نتيجة مباشرة لمستعر أعظم، بل كان في الأصل نجمين نيوترونيين، اندمجا في هذا الجسم الضخم.

قد يبدو غريبًا وجود ثلاثة نجوم نيوترونية في نظام واحد، لكن هذا الجسم يقع في عنقود كروي. هذه مجموعة كروية من النجوم ذات كثافة أعلى بكثير من الأماكن الأخرى في المجرة، مثل حينا. من الشائع أن تتفاعل العديد من النجوم في العناقيد الكروية. ربما أدت مثل هذه التفاعلات إلى تكوين جسم لا يصدق. وعلى الرغم من أننا لا نعرف بالضبط ما هو عليه حتى الآن، إلا أن الباحثين ملتزمون بمعرفة ذلك.

واختتمت أرونيما دتا قائلة: “لم ننته بعد من هذا النظام”. “الكشف عن الطبيعة الحقيقية لإرادة الرفيق [be] نقطة تحول في فهمنا للنجوم النيوترونية والثقوب السوداء وأي شيء آخر قد يكون كامنًا في فجوة كتلة الثقب الأسود.

ويتم نشر ورقة تصف هذا البحث في المجلة علوم.