تمكن التلسكوب الفضائي الروماني التابع لناسا من العثور أخيرًا على النجوم النيوترونية المفقودة في درب التبانة

ناسايمكن للتلسكوب الروماني أن يكشف أخيرًا درب التبانةالسكان الخفيون للنجوم النيوترونية غير المرئية.

يعتقد علماء الفلك أن النجوم النيوترونية يجب أن تكون منتشرة في جميع أنحاء مجرة ​​درب التبانة، حيث تُركت بعد انفجار النجوم الضخمة في انفجارات المستعرات الأعظم. ولكن على الرغم من وفرتها المتوقعة، فإن معظم هذه الأجسام فائقة الكثافة تظل غير مرئية للتلسكوبات. تشير دراسة جديدة نشرت في مجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية إلى أن وكالة ناسا قادمة نانسي جريس التلسكوب الفضائي الروماني قد تكون قادرة في النهاية على الكشف عنها.

استخدم الباحثون محاكاة مفصلة لدرب التبانة إلى جانب توقعات ملاحظات رومان المستقبلية لتقدير عدد النجوم النيوترونية المعزولة التي يمكن للتلسكوب اكتشافها. تشير نتائجهم إلى أن رومان قد يكون قادرًا على تحديد ودراسة العشرات من هذه البقايا النجمية المخفية باستخدام ظاهرة تسمى عدسة الجاذبية الدقيقة.

وقالت زوفيا كاتشماريك من جامعة هايدلبرغ في ألمانيا، التي قادت الدراسة: “معظم النجوم النيوترونية خافتة نسبيًا ومن تلقاء نفسها”. “من الصعب جدًا اكتشافهم دون أي نوع من المساعدة.”

كيف تكشف عدسة الجاذبية الدقيقة عن الأجسام غير المرئية

النجوم النيوترونية تحتوي على كتلة أكبر من كتلة الشمس المضغوطة في كرة بحجم مدينة تقريبًا. يدرسها العلماء لفهم كيفية تطور النجوم وانفجارها وتوزيع العناصر الثقيلة في جميع أنحاء الكون بشكل أفضل. كما أنها توفر طريقة فريدة لاستكشاف المادة في ظل الظروف الأكثر تطرفًا (الضغوط والكثافات) التي يمكن تخيلها.

يصعب اكتشاف معظم النجوم النيوترونية لأنها تبعث القليل جدًا من الضوء المرئي. وما لم تظهر كنجوم نابضة تنبعث منها موجات راديوية أو تنتج انبعاثات قوية من الأشعة السينية، فإنها يمكن أن تظل مخفية حتى عن المراصد المتقدمة.

قد يكتشفها الرومان بشكل غير مباشر من خلال الجاذبية. عندما أ نجم نيوتروني يمر أمام نجم بعيد في الخلفية، فتؤدي جاذبيته إلى ثني ضوء النجم وتغير موقعه الظاهري قليلاً في السماء. هذا التأثير، المعروف باسم التعديس الميكروي، يؤدي لفترة وجيزة إلى سطوع نجم الخلفية وتحوله.

يمكن للعديد من التلسكوبات مراقبة السطوع المؤقت الناتج عن التعديس الميكروي، ولكن من المتوقع أن يقيس رومان كلا من السطوع (القياس الضوئي) والحركة الموضعية الصغيرة (القياس الفلكي) بطريقة استثنائية. دقة.

نظرًا لأن النجوم النيوترونية أضخم من العديد من الأجسام الأخرى التي تنتج أحداث التعديس الميكروي، فإنها تولد إشارة فلكية أقوى. قد يسمح ذلك لرومان ليس فقط باكتشاف النجوم النيوترونية المعزولة، ولكن في بعض الحالات بقياس كتلها بشكل مباشر، وهو أمر يصعب تحقيقه للغاية باستخدام القياس الضوئي وحده.

قال المؤلف المشارك في الورقة بيتر ماكجيل من مختبر لورانس ليفرمور الوطني: “الأمر الرائع حقًا في استخدام التعديس الميكروي هو أنه يمكنك الحصول على قياسات جماعية مباشرة”. “يخبرنا القياس الضوئي أن شيئًا ما مر أمام النجم، لكن مقدار تحول موقع النجم هو الذي يخبرنا بمدى ضخامة هذا الجسم. ومن خلال قياس هذا الانحراف الصغير في السماء، يمكننا وزن شيء غير مرئي بشكل مباشر.”

البحث عن النجوم النيوترونية المفقودة

يمكن للقياسات التي جمعها رومان أن تساعد علماء الفلك في الإجابة على الأسئلة الرئيسية حول النجوم النيوترونية والثقوب السوداء، بما في ذلك ما إذا كانت هناك فجوة حقيقية بين كتلتها. وقد يكشف التلسكوب أيضًا عن مدى سرعة انتقال النجوم النيوترونية عبر المجرة.

يهتم العلماء بشكل خاص بالركلات العنيفة التي تتلقاها النجوم النيوترونية أثناء انفجارات المستعرات الأعظم. يمكن لهذه الركلات إطلاقها عبر مجرة ​​درب التبانة بسرعة مئات الأميال في الثانية.

للبحث عن هذه الأحداث، يخطط الباحثون لاستخدامها مسح النطاق الزمني لانتفاخ المجرة المستقبلي الخاص برومان. سوف يقوم المسح بشكل متكرر بتصوير حقول نجمية هائلة تحتوي على ملايين النجوم بتردد مراقبة عالٍ.

وقال ماكجيل: “سنبدأ العمل بمجرد بدء وصول البيانات”. “حتى في الأشهر الأولى بعد التشغيل، نتوقع أن نبدأ في تحديد الأحداث الواعدة.”

حتى أن عددًا صغيرًا نسبيًا من الاكتشافات المؤكدة يمكن أن يحسن بشكل كبير نماذج الانفجارات النجمية وسلوك المادة في ظل الظروف القاسية.

وقال ماكجيل: “نحن لا نعرف التوزيع الشامل للنجوم النيوترونية، أو الثقوب السوداء، أو أين ينتهي أحدها ويبدأ الآخر بأي قدر من اليقين”. “الرومان سيكون حقا طفرة في ذلك.”

التلسكوب الروماني يمكن أن يغير أبحاث النجوم النيوترونية

تم التعرف على بضعة آلاف فقط من النجوم النيوترونية حتى الآن، تم اكتشاف معظمها على شكل نجوم نابضة. ومع ذلك، يقدر العلماء أن مجرة ​​درب التبانة قد تحتوي على ما بين عشرات الملايين إلى مئات الملايين من النجوم النيوترونية. ولم يتمكن الباحثون أيضًا من قياس كتل النجوم النيوترونية إلا في الأنظمة الثنائية حيث يدور جسمان حول بعضهما البعض.

وقال كاتشماريك: “إننا نرى عينة صغيرة لا تمثل الصورة الكبيرة”. “حتى قياس كتلة واحد سيكون قويًا جدًا. إذا وجدنا نجمًا نيوترونيًا واحدًا معزولًا، فسيكون ذلك محفزًا لأبحاثنا بشكل لا يصدق.”

وتشير الدراسة أيضًا إلى فرصة علمية غير متوقعة للبعثة الرومانية. على الرغم من أن مسح التعديس الميكروي الذي أجراه رومان كان مصممًا بشكل أساسي للبحث عن الكواكب الخارجية من خلال التعديس الميكروي الضوئي، إلا أن دقته الفلكية المتقدمة قد تسمح له باكتشاف فئات مختلفة تمامًا من الأجسام المخفية.

قال ماكجيل: “لم يكن هذا جزءًا من الخطة الأصلية”. “ولكن اتضح أن قدرة رومان الفلكية جيدة حقًا في اكتشاف النجوم النيوترونية والثقوب السوداء، لذلك يمكننا إضافة نوع جديد تمامًا من العلوم إلى مسوحات رومان.”

إذا ثبتت دقة هذه التنبؤات، فقد ينتج رومان أول مجموعة كبيرة من النجوم النيوترونية المعزولة التي تم اكتشافها فقط من خلال تأثيرات جاذبيتها. يتوقع العلماء أن تؤدي المهمة إلى توسيع نطاق دراسة التعديس الميكروي بشكل كبير والكشف عن مجموعات من الأجسام المخفية سابقًا عبر درب التبانة، بما في ذلك الكواكب المارقة والثقوب السوداء والنجوم النيوترونية.

تتم إدارة تلسكوب نانسي جريس الروماني الفضائي في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند، بمشاركة مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في جنوب كاليفورنيا؛ معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا/IPAC في باسادينا، كاليفورنيا؛ ال معهد علوم التلسكوب الفضائي في بالتيمور؛ وفريق علمي يضم علماء من مختلف المؤسسات البحثية. الشركاء الصناعيون الرئيسيون هم شركة BAE Systems Inc. في بولدر، كولورادو؛ L3Harris Technologies في روتشستر، نيويورك؛ وTeledyne Scientific & Imaging في ثاوزند أوكس، كاليفورنيا.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.