أول اكتشاف لموجات الجاذبية من تحطم النجوم النيوترونية يمثل حقبة جديدة من علم الفلك

لقد بدأ عصر جديد من علم الفلك.



لأول مرة على الإطلاق ، اكتشف العلماء كلاً من موجات الجاذبية والضوء القادم من نفس الحدث الكوني - في هذه الحالة ، الاندماج الكارثي لجثتين نجميتين فائقتي الكثافة يُعرفان بالنجوم النيوترونية.



قال الباحثون إن هذا الاكتشاف التاريخي يبدأ في مجال 'الفيزياء الفلكية متعددة الوسائط' ، والتي تعد بالكشف عن رؤى جديدة ومثيرة حول الكون. يوفر الاكتشاف أيضًا أول دليل قوي على أن تحطم النجوم النيوترونية هي مصدر الكثير من الذهب والبلاتين والعناصر الثقيلة الأخرى في الكون. [موجات الجاذبية من النجوم النيوترونية: شرح الاكتشاف]

كيف يصف الباحثون النتيجة؟ قال Richard O'Shaughnessy ، العالم في مشروع مرصد موجات الجاذبية بالليزر (LIGO) ، 'تفشل صيغ التفوق'.



قال O'Shaughnessy ، الذي يعمل في مركز النسبية الحاسوبية والجاذبية التابع لمعهد روتشستر للتكنولوجيا ، لـ ProfoundSpace.org: 'هذا تحول في الطريقة التي سنقوم بها بعلم الفلك'. 'انه امر رائع.'

رسم توضيحي لفنان عن اندماج النجوم النيوترونية.

رسم توضيحي لفنان عن اندماج النجوم النيوترونية.(رصيد الصورة: Robin Dienel؛ Carnegie Institution for Science)



نوع جديد من الكشف

موجات الجاذبية هي تموجات في نسيج الزمكان ناتجة عن تسارع الأجسام الكونية الهائلة. تتحرك هذه التموجات بسرعة الضوء ، لكنها أكثر اختراقًا ؛ لا تتشتت أو تمتص بالطريقة التي يعمل بها الضوء.

تنبأ ألبرت أينشتاين لأول مرة بوجود موجات الجاذبية في نظريته الخاصة بالنسبية العامة ، والتي نُشرت عام 1916. لكن استغرق علماء الفلك قرنًا من الزمن لاكتشافها مباشرة. جاء هذا الإنجاز في سبتمبر 2015 ، عندما رأى ليجو موجات جاذبية منبعثة من ثقبين أسودين مدمجين. [كيف تعمل موجات الجاذبية (إنفوجرافيك)]

حصل هذا الاكتشاف الأولي على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2017 لثلاثة من مؤسسي المشروع. سرعان ما تبعه فريق LIGO بثلاثة اكتشافات أخرى ، جميعها ترجع أيضًا إلى اصطدام الثقوب السوداء.



يعد الكشف الخامس عن الموجات الثقالية - الذي تم الإعلان عنه اليوم (16 أكتوبر) في المؤتمرات الصحفية حول العالم ، وفي مجموعة كبيرة من الأوراق في مجلات علمية متعددة - شيئًا جديدًا تمامًا. في 17 أغسطس 2017 ، التقط كاشفان من LIGO ، والموجودان في ولايتي لويزيانا وواشنطن ، إشارة استمرت حوالي 100 ثانية - أطول بكثير من `` غردات '' جزء من الثانية التي ولدت بواسطة دمج الثقوب السوداء .

ديفيد شوميكر ، المتحدث باسم LIGO Scientific Collaboration وعالم أبحاث كبير في وقال معهد كافلي للفيزياء الفلكية وأبحاث الفضاء التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في بيان. [ كيفية اكتشاف موجات الجاذبية: شرح ليجو ببساطة (فيديو) ]

في الواقع ، تشير الحسابات التي أجراها فريق LIGO إلى أن كل جسم من الأجسام المتصادمة يؤوي ما بين 1.1 و 1.6 مرة من كتلة الشمس ، مما يضع كلا الجسمين في منطقة النجوم النيوترونية من حيث الكتلة. (احتوى كل من الثقوب السوداء المندمجة المسؤولة عن الإشارات الأخرى المكتشفة على عشرات الكتل الشمسية).

النجوم النيوترونية ، البقايا المنهارة للنجوم الضخمة التي ماتت في انفجارات المستعرات الأعظمية ، هي بعض من أكثر الأشياء غرابة في الكون.

قال عالم الفيزياء الفلكية النظري توني بيرو ، من مراصد معهد كارنيجي للعلوم في باسادينا بكاليفورنيا ، في بيان مختلف: 'إنهم أقرب ما يمكن إلى الثقب الأسود دون أن يكونوا في الواقع ثقبًا أسود'. 'ملعقة صغيرة واحدة فقط من النجم النيوتروني تزن بقدر كل الناس على الأرض مجتمعين.'

إلى اليمين: صورة تم التقاطها في 17 أغسطس 2017 ، باستخدام تلسكوب Swope في مرصد Las Campanas في تشيلي ، تُظهر مصدر الضوء الناتج عن اندماج النجوم النيوترونية في المجرة NGC 4993. إلى اليسار: في هذه الصورة التي تم التقاطها في 28 أبريل ، 2017 ، مع تلسكوب هابل الفضائي ، لم يحدث اندماج النجوم النيوترونية ومصدر الضوء ، المعروف باسم SSS17a ، غير مرئي.

إلى اليمين: صورة تم التقاطها في 17 أغسطس 2017 ، باستخدام تلسكوب Swope في مرصد Las Campanas في تشيلي ، تُظهر مصدر الضوء الناتج عن اندماج النجوم النيوترونية في المجرة NGC 4993. إلى اليسار: في هذه الصورة التي تم التقاطها في 28 أبريل ، 2017 ، مع تلسكوب هابل الفضائي ، لم يحدث اندماج النجوم النيوترونية ومصدر الضوء ، المعروف باسم SSS17a ، غير مرئي.(رصيد الصورة: DA Coulter ، وآخرون)

جهد جماعي

التقط كاشف الموجات الثقالية برج العذراء بالقرب من بيزا بإيطاليا أيضًا إشارة من حدث 17 أغسطس ، والذي أطلق عليه اسم GW170817 (لتاريخ حدوثه). ورصد تلسكوب فيرمي الفضائي لأشعة غاما التابع لناسا اندفاعا من أشعة غاما - أعلى شكل من أشكال الضوء للطاقة - في نفس الوقت تقريبا ، قادمة من نفس الموقع العام. [دليل فيديو للاكتشاف]

سمحت كل هذه المعلومات للباحثين بتتبع مصدر الإشارة إلى بقعة صغيرة من السماء الجنوبية. قام أعضاء فريق الاكتشاف بتمرير هذه المعلومات إلى زملائهم في جميع أنحاء العالم ، وطلبوا منهم البحث في هذا التصحيح باستخدام التلسكوبات الأرضية والفضائية.

سرعان ما أثمر هذا العمل الجماعي. بعد ساعات فقط من اكتشاف موجات الجاذبية ، اكتشف Piro وزملاؤه مصدرًا ضوئيًا مطابقًا للضوء على بعد حوالي 130 مليون سنة ضوئية من الأرض ، باستخدام تلسكوب في مرصد Las Campanas في تشيلي.

وقال عضو الفريق جوش سيمون ، من مراصد كارنيجي ، في بيان: `` رأينا مصدرًا أزرقًا ساطعًا للضوء في مجرة ​​قريبة - وهي المرة الأولى التي لوحظ فيها الحطام المتوهج من اندماج نجم نيوتروني ''. 'لقد كانت بالتأكيد لحظة مثيرة'.

بعد ذلك ، بعد حوالي ساعة ، اكتشف الباحثون الذين يستخدمون تلسكوب الجوزاء الجنوبي ، الموجود أيضًا في تشيلي ، نفس المصدر في ضوء الأشعة تحت الحمراء. سرعان ما قامت فرق أخرى باستخدام مجموعة متنوعة من الأدوات بدراسة المصدر عبر الطيف الكهرومغناطيسي ، من الراديو إلى أطوال موجات الأشعة السينية.

كشف هذا العمل أن بعض الضوء المرصود كان عبارة عن وهج إشعاعي لعناصر ثقيلة مثل الذهب واليورانيوم ، والتي تم إنتاجها عند اصطدام النجمين النيوترونيين.

هذه صفقة كبيرة. كان العلماء يعرفون أصل العناصر الأخف وزناً - فمعظم الهيدروجين والهيليوم تولد أثناء الانفجار العظيم ، والعناصر الأخرى حتى الحديد تم إنشاؤها بواسطة عمليات الاندماج النووي داخل النجوم - لكن أصل المواد الثقيلة لم يكن مفهوماً جيداً. [ الانفجار الكبير حتى الآن: 10 خطوات سهلة ]

'لقد أظهرنا أن أثقل العناصر في الجدول الدوري ، والتي كان أصلها محاطًا بالغموض حتى اليوم ، يتم إجراؤها في اندماجات النجوم النيوترونية ،' إيدو بيرغر ، من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA) في كامبريدج ، وقالت ولاية ماساتشوستس في بيان. يقود بيرغر فريقًا درس الحدث باستخدام كاميرا الطاقة المظلمة في مرصد سيرو تولولو الدولي في تشيلي.

وأضاف بيرغر: 'يمكن أن ينتج كل اندماج أكثر من كتلة الأرض من المعادن الثمينة مثل الذهب والبلاتين والعديد من العناصر النادرة الموجودة في هواتفنا المحمولة'.

في الواقع ، قال الباحثون إن GW170817 أنتج على الأرجح حوالي 10 كتل أرضية من الذهب واليورانيوم.

المزيد في المستقبل

كشف التحقيق المتعمق في GW170817 عن رؤى مهمة أخرى.

على سبيل المثال ، أظهر هذا العمل أن موجات الجاذبية تتحرك بالفعل في سرعة الضوء ، كما تتوقع النظرية. (اكتشف تلسكوب فيرمي الفضائي انفجار أشعة جاما بعد ثانيتين فقط من انتهاء إشارة موجة الجاذبية). ويعرف علماء الفلك الآن المزيد عن النجوم النيوترونية.

قال O'Shaughnessy لـ ProfoundSpace.org: `` هناك بعض أنواع الأشياء التي يمكن أن تتكون منها النجوم النيوترونية والتي نحن على يقين من أنها ليست مصنوعة منها ، لأنها لم تسحق الكثير '' أثناء الاندماج.

لكن GW170817 هي مجرد البداية. على سبيل المثال ، توفر أرصاد 'المرسال المتعدد' طريقة أخرى لمعايرة المسافات للأجرام السماوية ، كما قال آفي لوب من CfA ، والذي يرأس أيضًا قسم علم الفلك بجامعة هارفارد.

يمكن لمثل هذه القياسات ، من الناحية النظرية ، أن تساعد العلماء أخيرًا في تحديد معدل توسع الكون. تختلف تقديرات هذه القيمة ، المعروفة باسم ثابت هابل ، اعتمادًا على ما إذا كانت قد تم حسابها باستخدام ملاحظات انفجارات المستعر الأعظم أو الخلفية الكونية الميكروية (الضوء القديم المتبقي من الانفجار العظيم) ، كما قال لوب ، الذي لم يشارك في الانفجار الجديد. أعلن الاكتشاف.

قال لـ ProfoundSpace.org: `` إليك مسار آخر مفتوح لم يكن متاحًا من قبل ''.

أكد أوشوغنيسي أن العديد من المسارات الأخرى من هذا القبيل من المرجح أن تفتح ، وأين يمكن أن تؤدي إلى تخمين أي شخص.

قال O'Shaughnessy عن الاكتشاف الجديد: 'أعتقد أن الشيء الأكثر إثارة على الإطلاق هو أنه حقًا البداية'. 'إنه يعيد ضبط اللوحة لما سيبدو عليه علم الفلك في السنوات القادمة ، الآن بعد أن أصبح لدينا طرق متعددة لاستكشاف عالم عابر وعنيف في وقت واحد.'

تابع مايك وول على تويتر تضمين التغريدة و + Google . تابعنا تضمين التغريدة و موقع التواصل الاجتماعي الفيسبوك أو + Google . نُشر في الأصل في موقع demokratija.eu .