جسم صغير كثيف نسبيًا مخبأ في سحابة انفجرت لا يزال على بعد بضعة آلاف من السنين الضوئية يتحدى فهمنا للفيزياء النجمية.
بكل المقاييس ، يبدو أن هذا ملف النجم النيوتروني، على الرغم من أنه من غير المعتاد في ذلك. عند 77٪ فقط من كتلة الشمس ، تعتبر أقل كتلة يتم قياسها على الإطلاق لجسم من هذا النوع.
سابقًاأخف نجم نيوتروني تم قياسه على الإطلاق ، وبلغ حجم كتلته 1.17 مرة كتلة الشمس.
هذا الاكتشاف الأحدث ليس أصغر فحسب ، بل إنه أصغر بكثير من الحد الأدنى لكتلة النجم النيوتروني الذي تنبأت به النظرية. يشير هذا إما إلى وجود فجوة في فهمنا لهذه الأجسام فائقة الكثافة … أو أن ما ننظر إليه ليس نجمًا نيوترونيًا على الإطلاق ، ولكنه كائن غريب لم يسبق له مثيل يُعرف بالنجم “الغريب” اسم.
تعد النجوم النيوترونية من بين أكثر الأجسام كثافة في الكون بأكمله. إنه ما تبقى بعد أن وصل نجم ضخم تبلغ كتلته حوالي 8 إلى 30 ضعف كتلة الشمس إلى نهاية حياته. عندما تنفد المواد من النجم لتندمج في لبه ، فإنه ينتقل إلى مستعر أعظم ، ويطرد طبقاته الخارجية من المواد في الفضاء.
لم تعد النواة مدعومة بالضغط الخارجي للاندماج ، تنهار النواة على نفسها لتشكل جسمًا كثيفًا لدرجة أن النوى الذرية تتصادم معًا وتجبر الإلكترونات على أن تصبح حميمة مع البروتونات لفترة كافية لتتحول إلى نيوترونات.
تبلغ كتلة معظم هذه الأجسام المدمجة حوالي 1.4 مرة كتلة الشمس ، على الرغم من أن النظرية تقول إنها يمكن أن تتراوح بين شيء ضخم مثل ما هو حولها 2.3 كتل شمسية، إلى 1.1 كتلة شمسية فقط. كل هذا معبأ داخل كرة معبأة في كرة قطرها حوالي 20 كيلومترًا (12 ميلًا) ، لذلك تزن كل ملعقة صغيرة من مادة النجم النيوتروني في مكان ما بينهما 10 ملايين و عدة مليارات طن.
يمكن للنجوم ذات الكتل الأعلى والأقل من النجوم النيوترونية أن تتحول أيضًا إلى أجسام كثيفة. النجوم الأثقل تتحول إلى ثقوب سوداء. تتحول النجوم الأخف إلى أقزام بيضاء – أقل كثافة من النجوم النيوترونية ، بحد أقصى للكتلة يبلغ 1.4 كتلة شمسية ، على الرغم من أنها لا تزال مضغوطة تمامًا. إنه ال المصير النهائي لشمسنا.
يقع النجم النيوتروني موضوع هذه الدراسة في مركز بقايا مستعر أعظم يسمى هيس J1731-347التي تم حسابها في السابق على الجلوس أكثر من 10،000 سنة ضوئية. ومع ذلك ، تكمن إحدى الصعوبات في دراسة النجوم النيوترونية في ضعف قياسات المسافات. بدون مسافة دقيقة ، من الصعب الحصول على قياسات دقيقة لميزات النجم الأخرى.
في الآونة الأخيرة ، تم اكتشاف نجم ساطع بصريًا ثانٍ مختبئًا في HESS J1731-347. من هناك ، باستخدام بيانات من مسح خريطة Gaia ، تمكن فريق من علماء الفلك بقيادة فيكتور دوروشينكو من جامعة إيبرهارد كارلس في توبنغن بألمانيا من إعادة حساب المسافة إلى HESS J1731-347 ، ووجدوا أنها أقرب بكثير مما كان متوقعًا ، حوالي على بعد 8150 سنة ضوئية.
وهذا يعني أن التقديرات السابقة للخصائص الأخرى للنجم النيوتروني بحاجة إلى صقل ، بما في ذلك كتلته. بالاقتران مع ملاحظات ضوء الأشعة السينية المنبعثة من النجم النيوتروني (غير متناسق مع إشعاع الأشعة السينية الصادر عن قزم أبيض) ، تمكن دوروشينكو وزملاؤه من تحسين نصف قطره إلى 10.4 كيلومترًا وكتلته إلى مستوى شمسي منخفض تمامًا بمقدار 0.77 . الجماهير.
هذا يعني أنه قد لا يكون في الواقع نجمًا نيوترونيًا كما نعرفه ، ولكنه كائن افتراضي لم يتم تحديده بشكل إيجابي بعد في الطبيعة.
“تقديرنا الشامل يجعل الجسم المضغوط المركزي لـ HESS J1731-347 أخف نجم نيوتروني معروف حتى الآن ، وربما كائنًا أكثر غرابة ، أي مرشح” نجم غريب “.” ، يكتب الباحثون في مقالتهم.
وفقًا للنظرية ، فإن النجم الغريب مشابه جدًا للنجم النيوتروني ، ولكنه يحتوي على نسبة أكبر من الجسيمات الأساسية تسمى الكواركات الغريبة. الكواركات هي جسيمات دون ذرية أساسية تتحد لتشكل جسيمات مركبة مثل البروتونات والنيوترونات. تأتي الكواركات في ستة أنواع أو نكهات مختلفة ، تسمى عالية ومنخفضة وجذابة وغريبة وعالية ومنخفضة. تتكون البروتونات والنيوترونات من كواركات علوية وسفلية.
تقترح النظرية أنه في البيئة المضغوطة للغاية داخل النجم النيوتروني ، تتفكك الجسيمات دون الذرية إلى الكواركات المكونة لها. وفقًا لهذا النموذج ، تتكون النجوم الغريبة من مادة مكونة من نسب متساوية من الكواركات العلوية والسفلية والغريبة.
يجب أن تتشكل النجوم الغريبة تحت كتل كبيرة بما يكفي لتضع ضغطًا حقيقيًا عليها ، ولكن بما أن كتاب القواعد للنجوم النيوترونية يختفي عندما يتم تضمين ما يكفي من الكواركات ، فلا يوجد حد أدنى أيضًا. هذا يعني أنه لا يمكننا استبعاد احتمال أن هذا النجم النيوتروني هو في الحقيقة نجم غريب.
سيكون ذلك رائعًا للغاية ؛ ظل الفيزيائيون يبحثون عن مادة الكواركات وعن مادة الكواركات الغريبة منذ عقود. ومع ذلك ، في حين أن النجم الغريب ممكن بالتأكيد ، فإن الاحتمال الأكبر هو أن ما ننظر إليه هو نجم نيوتروني – وهذا أيضًا رائع للغاية.
“القيود التي تم الحصول عليها على الكتلة ونصف القطر لا تزال متوافقة تمامًا مع التفسير القياسي للنجوم النيوترونية ويمكن استخدامها لتحسين القيود الفيزيائية الفلكية على معادلة الحالة ذات الكثافة الباردة في ظل هذا الافتراض” ، يكتب الباحثون.
“مثل هذا النجم النيوتروني الخافت ، بغض النظر عن تكوينه الداخلي المفترض ، يبدو أنه كائن مثير للاهتمام للغاية من وجهة نظر الفيزياء الفلكية.”
من الصعب تحديد كيفية تشكل مثل هذا النجم النيوتروني الخفيف مع نماذجنا الحالية. لذا ، وبغض النظر عن ذلك ، فإن الجسم الكثيف الموجود في قلب HESS J1731-347 سيكون لديه شيء ليعلمنا عن الحياة الآخرة الغامضة للنجوم الضخمة.
تم نشر بحث الفريق في علم الفلك الطبيعي.
