في أغسطس من عام 2017 ، حدث اختراق كبير آخر عندما اكتشف مرصد التداخل بالليزر (LIGO) موجات يعتقد أنها ناتجة عن اندماج نجم نيوتروني. بعد ذلك بوقت قصير ، تمكن العلماء في LIGO و Advanced Virgo و Fermi Gamma-ray Space Telescope من تحديد مكان حدوث هذا الحدث في السماء (المعروف باسم kilonova).
كان هذا المصدر ، المعروف باسم GW170817 / GRB ، هدفًا للعديد من مسوحات المتابعة حيث كان يعتقد أن الدمج يمكن أن يؤدي إلى تكوين ثقب أسود. وفقًا لدراسة جديدة أجراها فريق حلل بيانات من مرصد تشاندرا للأشعة السينية التابع لوكالة ناسا منذ الحدث ، يمكن للعلماء الآن القول بثقة أكبر أن الاندماج خلق ثقبًا أسودًا جديدًا في مجرتنا.
ظهرت الدراسة التي تحمل عنوان "GW170817 على الأرجح ثقبًا أسود" في الآونة الأخيرة رسائل مجلة الفيزياء الفلكية. قاد الدراسة ديفيد بولي ، الأستاذ المساعد في الفيزياء وعلم الفلك في جامعة ترينيتي ، سان أنطونيو ، وشمل أعضاء من جامعة تكساس في أوستن ، وجامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، ومختبر كوزموس الحيوي بجامعة نازارباييف في كازاخستان.
من أجل دراستهم ، قام الفريق بتحليل بيانات الأشعة السينية من شاندرا المأخوذة في الأيام والأسابيع والأشهر التي تلت الكشف عن موجات الجاذبية بواسطة LIGO وأشعة غاما بواسطة مهمة Fermi التابعة لوكالة ناسا. في حين لاحظ كل تلسكوب تقريبًا في العالم المصدر ، كانت بيانات الأشعة السينية مهمة لفهم ما حدث بعد اصطدام النجمين النيوترونيين.
بينما فشلت ملاحظة شاندرا بعد يومين إلى ثلاثة أيام من فشل الحدث في الكشف عن مصدر الأشعة السينية ، إلا أن الملاحظات اللاحقة التي تم أخذها بعد 9 و 15 و 16 يومًا بعد وقوع الحدث أدت إلى اكتشافات. اختفى المصدر لبعض الوقت مع مرور GW170817 خلف الشمس ، ولكن تم إجراء ملاحظات إضافية بعد 110 و 160 يومًا من الحدث ، أظهر كلاهما سطوعًا كبيرًا.
بينما زودت بيانات LIGO علماء الفلك بتقدير جيد لكتلة الجسم الناتجة بعد اندماج النجوم النيوترونية (2.7 كتل شمسية) ، لم يكن ذلك كافيًا لتحديد ما أصبح عليه. بشكل أساسي ، تعني هذه الكمية من الكتلة أنها إما أكبر نجم نيوتروني تم العثور عليه على الإطلاق أو أقل ثقب أسود تم العثور عليه على الإطلاق (كان حامل الرقم القياسي السابق أربع أو خمس كتل شمسية). كما أوضح ديف بولي في بيان صحفي لوكالة ناسا / شاندرا:
"في حين أن النجوم النيوترونية والثقوب السوداء غامضة ، فقد درسنا العديد منها في جميع أنحاء الكون باستخدام التلسكوبات مثل شاندرا. وهذا يعني أن لدينا بيانات ونظريات حول كيفية توقع تصرف مثل هذه الأشياء في الأشعة السينية. "
إذا اندمجت النجوم النيوترونية لتكوين نجم نيوتروني أثقل ، فإن الفلكيين يتوقعون أن تدور بسرعة وتولد مجالًا مغناطيسيًا قويًا للغاية. كان من الممكن أن يؤدي ذلك أيضًا إلى إنشاء فقاعة موسعة من الجسيمات عالية الطاقة التي من شأنها أن تؤدي إلى انبعاثات سينية ساطعة. ومع ذلك ، كشفت بيانات شاندرا عن انبعاثات الأشعة السينية التي كانت أقل بمئات المرات من المتوقع من نجم نيوتروني ضخم وسريع الدوران.
من خلال مقارنة ملاحظات تشاندرا مع تلك التي كتبها Karl G. Jansky Large Large Array (VLA) ، استطاع Pooley وفريقه استنتاج أن انبعاث الأشعة السينية كان يرجع كليًا إلى موجة الصدمة الناتجة عن تحطم الاندماج في المحيط غاز. باختصار ، لم تكن هناك علامة على وجود أشعة سينية ناتجة عن نجم نيوتروني.
هذا يعني بقوة أن الكائن الناتج كان في الواقع ثقبًا أسود. إذا تأكدت ، فإن هذه النتائج تشير إلى أن عملية تشكيل الثقب الأسود يمكن أن تكون معقدة في بعض الأحيان. في الأساس ، كان من الممكن أن يكون GW170817 نتيجة لنجمين يتعرضان لانفجار مستعر أعظم خلف خلف نجمين نيوترونيين في مدار ضيق بما فيه الكفاية بحيث اجتمعا في النهاية. كما أوضح باوان كومار:
"ربما أجبنا على أحد الأسئلة الأساسية حول هذا الحدث المبهر: ماذا فعل؟ لطالما اشتبه علماء الفلك في أن عمليات اندماج النجوم النيوترونية ستشكل ثقبًا أسود وتنتج دفقات من الإشعاع ، لكننا افتقرنا إلى حالة قوية لذلك حتى الآن. "
بالنظر إلى المستقبل ، يمكن اختبار الادعاءات التي قدمها بولي وزملاؤه من خلال الأشعة السينية والملاحظات الراديوية المستقبلية. ستكون أدوات الجيل التالي - مثل مصفوفة الكيلومتر المربع (SKA) قيد الإنشاء حاليًا في جنوب إفريقيا وأستراليا ، وتلسكوب ESA المتقدم للفيزياء الفلكية عالية الطاقة (أثينا +) - مفيدًا بشكل خاص في هذا الصدد.
إذا تبين أن البقايا عبارة عن نجم نيوتروني ضخم له مجال مغناطيسي قوي بعد كل شيء ، فيجب أن يصبح المصدر أكثر إشراقًا في الأشعة السينية والأطوال الموجية الراديوية في السنوات القادمة حيث تلتقط الفقاعة عالية الطاقة الصدمة المتباطئة موجة. مع ضعف موجة الصدمة ، يتوقع علماء الفلك أنها ستستمر في أن تصبح أكثر خفوتًا مما كانت عليه عندما لوحظت مؤخرًا.
بغض النظر ، فإن الملاحظات المستقبلية لـ GW170817 ملزمة بتوفير ثروة من المعلومات ، وفقًا لـ J. Craig Wheeler ، وهو مؤلف مشارك في الدراسة من جامعة تكساس أيضًا. وقال: "GW170817 هو الحدث الفلكي الذي يستمر في العطاء". "نحن نتعلم الكثير عن الفيزياء الفلكية للكائنات المعروفة الأكثر كثافة من هذا الحدث."
إذا وجدت ملاحظات المتابعة هذه أن نجمًا نيوترونيًا ثقيلًا هو ما نتج عن الاندماج ، فإن هذا الاكتشاف سيتحدى النظريات حول بنية النجوم النيوترونية ومدى ضخامة حجمها. من ناحية أخرى ، إذا وجدوا أنها شكلت ثقبًا أسودًا صغيرًا ، فسوف تتحدى مفاهيم الفلكيين حول حدود الكتلة الدنيا للثقوب السوداء. بالنسبة للفيزيائيين الفلكيين ، إنه في الأساس سيناريو مربح للجانبين.
أضاف بروس غروسان ، مؤلف مشارك من جامعة كاليفورنيا في بيركلي:
"في بداية مسيرتي ، كان بإمكان الفلكيين مراقبة النجوم النيوترونية والثقوب السوداء في مجرتنا ، والآن نراقب هذه النجوم الغريبة عبر الكون. يا لها من وقت مثير للحياة ، لرؤية أدوات مثل LIGO و Chandra تبين لنا الكثير من الأشياء المثيرة التي تقدمها الطبيعة ".
وبالفعل ، فإن النظر أبعد من ذلك إلى الكون والعودة إلى الوراء عبر الزمن قد كشف الكثير عن الكون الذي لم يكن معروفًا من قبل. ومع تطوير أدوات محسنة لغرض وحيد هو دراسة الظواهر الفلكية بمزيد من التفصيل وعلى مسافات أكبر ، يبدو أنه لا يوجد حد لما قد نتعلمه. واحرص على مشاهدة هذا الفيديو الخاص بدمج GW170817 ، من باب المرصد تشاندرا للأشعة السينية:
