النجوم النيوترونية والنجوم النابضة: الخلق والخصائص

ماذا يحدث عندما تنفجر النجوم العملاقة؟ يخلقون السوبرنوفا، والتي تعد من أكثر الأحداث ديناميكية في الكون. هذه الحرائق النجمية تخلق انفجارات شديدة لدرجة أن الضوء الذي ينبعث منه يمكن أن يتفوق على كامل المجرات. ومع ذلك ، فإنها تخلق أيضًا شيئًا أكثر غرابة من بقايا: النجوم النيوترونية.

النجم النيوتروني عبارة عن كرة كثيفة ومضغوطة من النيوترونات. لذا ، كيف يتحول النجم الضخم من كونه جسمًا ساطعًا إلى نجم نيوتروني مرتجف ومغناطيسي للغاية وكثيف؟ الأمر كله يتعلق بكيفية عيش النجوم لحياتهم.

يقضي النجوم معظم حياتهم على ما يعرف باسم التسلسل الرئيسي. يبدأ التسلسل الرئيسي عندما يشعل النجم الاندماج النووي في قلبه. ينتهي بمجرد أن يستنفد النجم الهيدروجين في قلبه ويبدأ في دمج العناصر الأثقل.

بمجرد أن يغادر النجم التسلسل الرئيسي ، سيتبع مسارًا معينًا يتم تحديده مسبقًا حسب كتلته. الكتلة هي كمية المادة التي يحتوي عليها النجم. النجوم التي تحتوي على أكثر من ثماني كتل شمسية (كتلة شمسية واحدة تعادل كتلة شمسنا) سيغادر التسلسل الرئيسي ويمر بعدة مراحل حيث تستمر في دمج العناصر حتى حديد.

بمجرد أن يتوقف الاندماج في قلب النجم ، يبدأ في الانكماش ، أو الوقوع في نفسه ، بسبب الجاذبية الهائلة للطبقات الخارجية. الجزء الخارجي من النجم "يسقط" على القلب ويرتد ليحدث انفجارًا هائلاً يسمى المستعر الأعظم من النوع الثاني. اعتمادًا على كتلة النواة نفسها ، ستصبح إما نجمًا نيوترونيًا أو ثقبًا أسود.

إذا كانت كتلة النواة بين 1.4 و 3.0 كتل شمسية ، فلن يصبح القلب سوى نجم نيوتروني. تتصادم البروتونات في النواة مع إلكترونات عالية الطاقة للغاية وتخلق النيوترونات. تصلب النواة وترسل موجات الصدمة عبر المادة التي تسقط عليها. ثم يتم دفع المادة الخارجية للنجم إلى الوسط المحيط لتكوين مستعر أعظم. إذا كانت المادة الأساسية المتبقية أكبر من ثلاث كتل شمسية ، فهناك احتمال كبير أن تستمر في الضغط حتى تشكل ثقبًا أسود.

النجوم النيوترونية هي أشياء يصعب دراستها وفهمها. تنبعث منها الضوء عبر جزء واسع من الطيف الكهرومغناطيسي - الأطوال الموجية المختلفة للضوء - ويبدو أنها تختلف قليلاً من نجم إلى آخر. ومع ذلك ، فإن حقيقة أن كل نجم نيوتروني يظهر خصائص مختلفة يمكن أن تساعد الفلكيين على فهم ما يدفعهم.

ربما يكون أكبر عائق أمام دراسة النجوم النيوترونية هو أنها كثيفة بشكل لا يصدق ، وكثيفة جدًا بحيث يمكن أن تحتوي كتلة 14 أونصة من مادة النجوم النيوترونية على كتلة مثل قمرنا. ليس لدى الفلكيين طريقة لنمذجة هذا النوع من الكثافة هنا على الأرض. لذلك من الصعب فهم الفيزياء ما يحدث. هذا هو السبب في أن دراسة الضوء من هذه النجوم مهمة للغاية لأنها تعطينا أدلة على ما يجري داخل النجم.

يدعي بعض العلماء أن النوى يسيطر عليها مجموعة من الكواركات الحرة - اللبنات الأساسية شيء. يجادل آخرون بأن النوى مليئة بنوع آخر من الجسيمات الغريبة مثل البيون.

تحتوي النجوم النيوترونية أيضًا على مجالات مغناطيسية شديدة. وهذه الحقول هي المسؤولة جزئياً عن إنشاء الأشعة السينية و أشعة غاما التي يمكن رؤيتها من هذه الأشياء. عندما تتسارع الإلكترونات حول خطوط المجال المغناطيسي التي تنبعث منها إشعاع (الضوء) في الأطوال الموجية من بصري (ضوء يمكننا رؤيته بأعيننا) إلى أشعة جاما عالية الطاقة.

يعتقد علماء الفلك أن جميع النجوم النيوترونية تدور وتدور بسرعة كبيرة. ونتيجة لذلك ، تسفر بعض ملاحظات النجوم النيوترونية عن توقيع انبعاث "نابض". لذلك غالبًا ما يشار إلى النجوم النيوترونية باسم النجوم النابضة (أو النجوم النابضة) ، ولكنها تختلف عن النجوم الأخرى ذات الانبعاثات المتغيرة. النبض من النجوم النيوترونية بسببها دوران، حيث تنبض النجوم الأخرى (مثل النجوم الكبفية) مع توسع النجم وتقلصه.

النجوم النيوترونية والنجوم النابضة والثقوب السوداء هي من أكثر الأشياء النجمية الغريبة في الكون. فهمها ليس سوى جزء من التعلم عن فيزياء النجوم العملاقة وكيف يولدون ويعيشون ويموتون.

حررت بواسطة كارولين كولينز بيترسن.