اندماج الثقب الأسود والنجم النيوتروني يدفع قوانين الفيزياء بمداراتها الغريبة

اكتشف العلماء أنه قبل أن تصطدم الثقوب السوداء بالنجوم النيوترونية وتندمج، يمكن لهذه البقايا النجمية المتطرفة أن تدور حول بعضها البعض في مدارات بيضاوية بدلاً من مدارات دائرية. ويوضح هذا الاكتشاف طريقة أخرى تدفع بها الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية قوانين الفيزياء، ويلقي ظلالا من الشك على الافتراضات المتعلقة بتكوين وتطور هذه الأنظمة الثنائية المختلطة.

تحدى فريق من العلماء الافتراضات التي الثقوب السوداء و النجوم النيوترونية يقتربان من بعضهما البعض في مدارات دائرية عندما درسا التموجات في الزمكان، أو موجات الجاذبية، الذي نشأ من مثل هذا “الاندماج المختلط”. الإشارة من هذا الاندماج مدبلجة GW200105، تم اكتشافه بواسطة كاشفات موجات الجاذبية ومرصد موجات الجاذبية بالليزر (ليغو) والعذراء. حدث الاندماج على بعد حوالي 910 مليون سنة ضوئية، مما أدى إلى إنشاء ثقب أسود ابنته يبلغ حجمه حوالي 13 مرة كتلة الشمس.

وقالت باتريشيا شميت، عضوة الفريق من جامعة برمنغهام في المملكة المتحدة: “يعطينا هذا الاكتشاف أدلة جديدة وحيوية حول كيفية تجمع هذه الأجسام المتطرفة معًا”. قال في بيان. “إنه يخبرنا أن نماذجنا النظرية غير مكتملة ويثير أسئلة جديدة حول مكان ميلاد مثل هذه الأنظمة في الكون.”

يستمر المقال أدناه

كان مفتاح اكتشاف الفريق هو النموذج الجديد لموجات الجاذبية الذي تم تطويره في معهد علم فلك موجات الجاذبية بجامعة برمنغهام، والذي سمح لشميت وزملائه بتحديد مدارات الأجسام السلفية.

وشمل ذلك حساب مدى تذبذب الثقب الأسود والنجم النيوتروني اللذين اصطدما لتكوين إشارة موجة الجاذبية هذه، قبل اندماجهما. كشفت الحسابات عن عدم وجود المبادرة قبل الاندماج.

هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها قياس هذه الخصائص من أجل “الاندماج المختلط” بين ثقب أسود ونجم نيوتروني، وكلاهما عبارة عن بقايا نجمية تنشأ عندما “تموت” النجوم الضخمة وتتعرض لانهيار الجاذبية. تشير النتائج إلى تأثير جسم ثالث غير مرئي في هذا النظام.

وتابع شميدت: “المدار يكشف اللعبة. فشكله الإهليلجي قبل الاندماج يُظهر أن هذا النظام لم يتطور بهدوء في عزلة، ولكن من المؤكد تقريبًا أنه تم تشكيله من خلال تفاعلات الجاذبية مع نجوم أخرى، أو رفيق ثالث”.

في السابق، عندما تم النظر في مدار دائري للأجسام السلفية بعد هذا الاندماج، قلل الباحثون من تقدير كتلة الثقب الأسود بحوالي 9 أضعاف كتلة الشمس، وأن النجم النيوتروني له كتلة تبلغ حوالي 2 كتلة شمسية.

وقال عضو الفريق غونزالو موراس، من جامعة مدريد المستقلة بإسبانيا: “هذا دليل مقنع على أنه ليس كل أزواج النجوم النيوترونية والثقوب السوداء تشترك في نفس الأصل”. “يشير المدار اللامركزي إلى مكان الولادة في بيئة تتفاعل فيها العديد من النجوم مع الجاذبية.”

تشير نتائج العلماء إلى أنه من المحتمل أن يكون هناك طرق متعددة يمكن من خلالها ذلك اندماج الثقب الأسود والنجم النيوتروني يمكن المضي قدمًا، بدلاً من وجود قناة تشكيل واحدة مهيمنة.

يمكن أن يساعد هذا في تفسير سبب رؤية علماء الفلك للتنوع بشكل متزايد في دمج ثنائيات بقايا النجوم. رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.