رسميًا: موجات الجاذبية قادتنا لتصادم نجمين نيوترونين

 

للمرة الأولى على الإطلاق، تمكن العلماء في جميع أنحاء العالم من تصوير تصادم بين نجمين نيوترونين، على بعد 130 مليون سنة ضوئية. يسمى الحدث GW170817.
وهذا كله بفضل علم الفلك المختص بموجات الجاذبية (gravitational wave astronomy) ، الذي حدد الحدث ونبه المراصد الى اين تنظر. لذلك إضف إلى قائمه الاوائل أولى مشاهدات الموجات البصرية والجاذبية لهذا الحدث.
جديًا، على الرغم من أن هذا أمر مدهش. لم يسبق لنا أن نكون قادرين على تحديد من اين تاتي موجات الجاذبية، أو مشاهدة الحدث الذي تسببه. وهذا ليس سوى الكشف الخامس لموجات الجاذبية من أي وقت مضى.
وكانت عمليات الكشف الأربعة السابقة من الاصطدامات (أو الاندماجات) بين الثقوب السوداء الثنائية، وتجمع معًا لتشكيل ثقب أسود كبير واحد. كان هناك سببان رئيسيان لم نتمكن من رؤيتهما.
الأول هو أنه حتى وقت سابق من هذا العام، لم يكن لدينا سوى جهازين للكشف، هما مقياس تداخل ليغو (LIGO) في ليفينغستون (Livingston) ولويزيانا (Louisiana) وهانفورد (Hanford) في واشنطن. وهذا يعني أن الأحداث الثلاثة الأولى يمكن تحديدها فقط لمنطقة واسعة جدًا من السماء.
وأدى إضافة كاشف ثالث، مقياس التداخل فيرجو (Virgo’s interferometer) في إيطاليا، إلى تحسين دقة الموقع بعامل يصل إلى 10، في الإعلان عن موجة الجاذبية الرابعة قبل بضعة أسابيع.
والثاني هو أن الثقوب السوداء، بحكم طبيعتها، غير المرئية. فأنها تمتص كل ضوء – يمكننا أن نستدل على وجودها فقط على أساس التغيرات في الفضاء من حولها. ومن ناحية أخرى، فإن النجوم النيوترونية واضحة جدًا، لذلك كان الاصطدام بينهما حدثًا متوقعًا جدًا.
ولتحقيق هذه المجموعة الجديدة من المشاهدات، انضم نحو 70 من المراصد الأرضية والفضائية إلى ليغو و فيرجو في فحص منطقة صغيرة من السماء في كوكبة هيدرا، بجوار المجرة العدسية NGC 4993.
وانطلق أول كاشف في 17 أغسطس في 8.41 صباحًا بتوقيت EDT.
ثم بعد حوالي 1.7 ثانية، قام مرصدان فضائيان، هما تلسكوب الفضاء فيرمي غاما الفضائي التابع لوكالة الفضاء الأمريكية ناسا (NASA’s Fermi Gamma-ray Space Telescope) ومختبر الفيزياء الفلكية لأشعة غاما (ESA’s INTErnational Gamma Ray Astrophysics Laboratory)، باقتحام أشعة جاما مكثفة – وهي الأحداث الأكثر سطوعًا والأكثر نشاطًا في الكون في نفس المنطقه من السماء.
وكانت “التغريدة” (chirp) مختلفة أيضًا. حيث أن هذه الموجات تم تحويلها إلى بيانات الصوت، وبالنسبة لموجات إصطدام الثقب الأسود، فإنها تستمر فقط لاجزاء من الثانية. بينما في GW170817، استمر التغريد حوالي 100 ثانية.
لم يكن من قبيل الصدفة، جعل علماء الفلك في جميع أنحاء العالم لديهم اندفاعة جنون لتوجيه التليسكوبات لهيدرا (Hydra).
وقال المتحدث باسم ليغو ديفيد شوماكر (David Shoemaker): “يبدو لنا على الفور ان المصدر من المحتمل ان يكون نجومًا نيوترونية، المصدر المطمئن الذي كنا نأمل ان نراه – ونعد العالم بأننا سنراه”.
النجوم النيوترونية هي واحدة من الأشياء التي يمكن أن تحدث في نهاية دورة حياة نجم كبير.

انهيار النواة، والضغط على البروتونات والإلكترونات الى النيوترونات والنيوترينوهات. النيوترينوهات تهرب، ولكن النيوترونات هي معبأة بشكل لا يصدق بصورة مكثفه في نواة ما بين 10 و 20 كيلومترًا (6-12 ميلًا) في القطر.
إذا كانت هذه النواة أقل من حوالي ثلاث كتل نجمية، فإن ضغط هذه الكثافة يدعم النجم النيوتروني. إذا كانت النواة لاتملك أي كبر، فإنه ينهار ليصبح ثقبًا أسودًا.
كان النجمان النيوترونان اللذان شاركا في GW170817 تبلغ كتلتهما النجمية بين ما يقرب من 1.1 و 1.6، ودوروا بعضهم البعض في دوامة تقلص من مسافة حوالي 300 كيلومتر، وتزاحم الزمان والمكان من حولهم لأنها تجمع السرعة، وإرسال تموجات عبر الكون.
بالنسبة للمسافة التي نراقبها منها، كان الاصطدام النهائي مشرقًا للغاية، حيث ينبعث منها “كرة نارية” مكثفة لأشعة غاما. يمكنك مشاهدته في الفيديو أدناه. شاهد هذا. نقطة مضيئة كبيرة في المركز هي مجرة NGC 4993. فقط فوق وإلى اليسار، يمكنك ان ترى GW170817.

أليس هذا لا يصدق على الاطلاق؟ هذا هو الاصطدام بين اثنين من النجوم النيوترونية وليسا أكبر بكثير من الشمس، يبعدان 130 مليون سنة ضوئية، وكنت ترى ذلك بأم عينيك.

لكن يحصل الأفضل. تذكر أننا ذكرنا انفجار أشعة گاما؟
تقول العالمة جولي ماكنيري (Julie McEnery) المسؤولة عن مشروع فيرمي (Fermi Project) من مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لوكالة ناسا (NASA’s Goddard Space Flight Center): “لقد توقعنا على مدى عقود من أن انفجارات أشعة گاما القصيرة كانت مدعومة بعمليات اندماج النجم النيوتروني.”
“الآن، مع البيانات التي لا تصدق من ليغو و فيرجو لهذا الحدث، لدينا الجواب، وأمواج الجاذبية تخبرنا أن دمج الاشياء التي تملك كتلة ثابتة مع النجوم النيوترونية، وفلاش أشعة غاما يخبرنا أن الكائنات من غير المرجح أن تكون ثقوبًا سوداء، لأن تصادم الثقوب السوداء ليس من المتوقع أن يعطي ضوءًا”.
كما أنها أثبتت مرة أخرى ان أينشتاين على حق.
وقال أندرو ميلاتوس (Andrew Melatos) من جامعة ملبورن (Melbourne): “لقد أثبتت … أن سرعة موجات الجاذبية هي نفس سرعة الضوء فقط بضعة أجزاء في 10000 تريليون – التحقق من التنبؤ المركزي لآينشتاين يعود تاريخه إلى عام 1915”.
في الأسابيع والأشهر المقبلة، سوف تستمر المراصد في أخذ الملاحظات عن الاصطدام لمعرفة المزيد عن كيلونوفا (kilonova). وهذا هو ما يترك المواد الناتجة من التصادم ، لا تزال متوهجة بصورة زاهية، في مهب الفضاء.
وستقوم المرصدات والمؤسسات حول العالم أيضًا بإصدار أوراق عن هذا الحدث. هناك فقط الكثير من الجوانب منه ليتم استكشافها.
يقول شوماكر: “من خلال إعلام النماذج التفصيلية للعمل الداخلي للنجوم النيوترونية والانبعاثات التي تنتجها، إلى الفيزياء الأساسية مثل النسبية العامة، فإن هذا الحدث غني جدًا.”
واضاف “انها هدية من شأنها أن يدوم عطائها”.

 

 

 

 

 

 

 

ترجمة: Zainab Kadhum

تدقيق: Tabarek A. Abdulabbas

تصميم: Murtaza Jabbar

المصدر: هنا

 

 

 

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *