متى تم اكتشاف النجم النابض الأول؟ النجم النابض

محتوى المقال

بولسار،جسم فلكي يصدر نبضات دورية قوية من الإشعاع الكهرومغناطيسي، خاصة في نطاق الراديو. الطاقة المنبعثة في النبضات ليست سوى جزء صغير من إجمالي طاقتها. تقع جميع النجوم النابضة المعروفة تقريبًا في مجرتنا. كل نجم نابض له فترة نبض خاصة به؛ تتراوح من 640 نبضة في الثانية إلى نبضة واحدة كل 5 ثوانٍ. تتراوح فترات معظم النجوم النابضة من 0.5 إلى 1 ثانية. تظهر القياسات الدقيقة أن الفترة بين النبضات تزيد عادةً بمقدار جزء من مليار من الثانية يوميًا؛ وهذا هو بالضبط ما ينبغي توقعه عندما يتباطأ دوران النجم، ويفقد الطاقة أثناء عملية الإشعاع.

كان اكتشاف النجوم النابضة عام 1967 بمثابة مفاجأة كبيرة، إذ لم يكن من الممكن التنبؤ بمثل هذه الظواهر من قبل. وسرعان ما أصبح من الواضح أن هذه الظاهرة مرتبطة إما بالنبضات الشعاعية، أو بدوران النجوم. لكن لا يمكن للنجوم العادية ولا حتى الأقزام البيضاء أن تنبض بشكل طبيعي بمثل هذا التردد العالي. ولا يمكنها الدوران بهذه السرعة أيضًا، فقوة الطرد المركزي سوف تمزقها. لا يمكن أن يكون هذا إلا جسمًا كثيفًا للغاية، يتكون من مادة تنبأ بها L. D. Landau و R. Oppenheimer في عام 1939. في هذه المادة، يتم ضغط نوى الذرات معًا بشكل وثيق. فقط قوة الجاذبية الهائلة، التي تمتلكها فقط الأجسام الضخمة جدًا مثل النجوم، يمكنها ضغط المادة إلى هذا الحد. عند الكثافات الهائلة، تحول التفاعلات النووية معظم الجسيمات إلى نيوترونات، ولهذا السبب تسمى هذه الأجسام بالنجوم النيوترونية.

تمت دراسة النجم النابض القوي PSR 0531+21، الموجود في سديم السرطان، بأكبر قدر من التفاصيل. يقوم هذا النجم النيوتروني بـ 30 دورة في الثانية، ويعمل مجاله المغناطيسي الدوار بتحريض 1012G مثل معجل عملاق للجسيمات المشحونة، مما يمنحها طاقة تصل إلى 1020 فولت، وهو ما يزيد 100 مليون مرة عن معظمها. مسرع قوي على الأرض. إجمالي قوة الإشعاع لهذا النجم النابض أعلى 100000 مرة من طاقة الشمس. أقل من 0.01% من هذه الطاقة تأتي من نبضات الراديو، تقريبًا. 1% ينبعث على شكل نبضات بصرية وحوالي. 10% – على شكل أشعة سينية. ومن المحتمل أن تأتي الطاقة المتبقية من انبعاث راديو منخفض التردد وجسيمات أولية عالية الطاقة - الأشعة الكونية.

تبلغ مدة النبضة الراديوية في النجم النابض النموذجي 3% فقط من الفاصل الزمني بين النبضات. تختلف النبضات التي تصل باستمرار كثيرًا عن بعضها البعض، لكن الشكل المتوسط ​​(العام) للنبضة يختلف بالنسبة لكل نجم نابض ويتم الحفاظ عليه لسنوات عديدة. أظهر تحليل شكل النبض العديد من الأشياء المثيرة للاهتمام. عادةً، تتكون كل نبضة من عدة نبضات فرعية "تنجرف" على طول ملف تعريف النبضة المتوسط. بالنسبة لبعض النجوم النابضة، يمكن أن يتغير شكل المظهر الجانبي المتوسط ​​فجأة، وينتقل من شكل مستقر إلى آخر؛ كل واحد منهم يستمر لعدة مئات من النبضات. في بعض الأحيان تنخفض قوة النبض ثم تتعافى. يمكن أن يستمر هذا "التجميد" من بضع ثوانٍ إلى عدة أيام.

بعد التحليل التفصيلي، تكشف النبضات الفرعية عن بنية دقيقة: تتكون كل نبضة من مئات النبضات الدقيقة. ويبلغ حجم منطقة انبعاث مثل هذه النبضات الدقيقة على سطح النجم النابض أقل من 300 متر، وفي هذه الحالة تكون قوة الانبعاث مماثلة لقوة الشمس.

آلية عمل النجم النابض.

حتى الآن، لا توجد سوى صورة تقريبية لعمل النجم النابض. يعتمد على نجم نيوتروني دوار ذو مجال مغناطيسي قوي. يلتقط المجال المغناطيسي الدوار الجزيئات النووية الهاربة من سطح النجم ويسرعها إلى طاقات عالية جدًا. تبعث هذه الجسيمات الكمات الكهرومغناطيسية في اتجاه حركتها، وتشكل حزمًا دوارة من الإشعاع. عندما يتم توجيه الشعاع نحو الأرض، نتلقى نبضة إشعاعية. ليس من الواضح تمامًا لماذا تمتلك هذه النبضات مثل هذا الهيكل الواضح؛ ربما تقوم مناطق صغيرة فقط من سطح النجم النيوتروني بإخراج الجزيئات إلى المجال المغناطيسي. لا يمكن تسريع الجسيمات ذات الطاقة القصوى بشكل فردي؛ يبدو أنها تشكل حزمًا تحتوي ربما على 1012 جسيمًا، والتي يتم تسريعها كجسيم واحد. ويساعد هذا أيضًا على فهم الحدود الحادة للنبضات، والتي من المحتمل أن يرتبط كل منها بحزمة جسيمات منفصلة.

افتتاح.

تم اكتشاف النجم النابض الأول بالصدفة في عام 1967 من قبل علماء الفلك في جامعة كامبريدج، ج. بيل وإي. هيويش. أثناء اختبار تلسكوب راديوي جديد مزود بمعدات لتسجيل الإشعاع الكوني المتغير بسرعة، اكتشفوا بشكل غير متوقع سلاسل من النبضات تصل بشكل دوري واضح. كان للنجم النابض الأول فترة 1.3373 ثانية ومدة نبضة 0.037 ثانية. أطلق عليه العلماء اسم CP 1919، والذي يعني "كامبريدج النابض"، والذي يبلغ صعوده الأيمن 19 ساعة و 19 دقيقة. وبحلول عام 1997، ومن خلال جهود جميع علماء الفلك الراديوي في العالم، تم اكتشاف أكثر من 700 نجم نابض. يتم إجراء أبحاث النجوم النابضة باستخدام أكبر التلسكوبات، حيث يتطلب الأمر حساسية عالية للكشف عن النبضات القصيرة.

هيكل النجم النابض.

النجوم النيوترونية لها نواة سائلة وقشرة صلبة تقريبًا. 1 كم. لذلك، فإن بنية النجوم النابضة تشبه الكواكب أكثر من النجوم. يؤدي الدوران السريع إلى بعض التفلطح في النجم النابض. يحمل الإشعاع الطاقة والزخم الزاوي، مما يؤدي إلى تباطؤ الدوران. ومع ذلك، فإن القشرة الصلبة تمنع النجم النابض من أن يصبح كرويًا تدريجيًا. مع تباطؤ الدوران، يتراكم الضغط في القشرة الأرضية ثم ينكسر في النهاية: يصبح النجم فجأة أكثر كروية قليلاً، وينخفض ​​نصف قطره الاستوائي (بمقدار 0.01 ملم فقط)، وتزداد سرعة الدوران (نتيجة الحفاظ على الزخم) قليلاً . ثم يتبع ذلك مرة أخرى تباطؤ تدريجي في الدوران و"زلزال نجمي" جديد يؤدي إلى قفزة في سرعة الدوران. وبالتالي، من خلال دراسة التغيرات في فترات النجوم النابضة، من الممكن معرفة الكثير عن فيزياء القشرة الصلبة للنجوم النيوترونية. تحدث فيه عمليات تكتونية، كما هو الحال في قشرة الكواكب، وربما تتشكل جبالها المجهرية.

النجوم النابضة المزدوجة.

كان النجم النابض PSR 1913+16 أول نجم يتم اكتشافه في نظام ثنائي. مداره ممدود للغاية، لذا فهو قريب جدًا من جاره، والذي لا يمكن أن يكون سوى جسم مضغوط - قزم أبيض، نجم نيوتروني أو ثقب أسود. يتيح الاستقرار العالي لنبضات النجم النابض دراسة حركتها المدارية بدقة شديدة باستخدام إزاحة دوبلر لتردد وصولها. لذلك، تم استخدام النجم النابض الثنائي لاختبار استنتاجات النسبية العامة، والتي بموجبها يجب أن يدور المحور الرئيسي لمداره حوالي 4 درجات سنويًا؛ وهذا هو بالضبط ما لوحظ.

عدة عشرات من النجوم النابضة المزدوجة معروفة. تم اكتشافه عام 1988، ويدور النجم النابض في النظام الثنائي 622 مرة في الثانية. وربما كان جاره، الذي تبلغ كتلته كتلة الشمس 2% فقط، نجمًا عاديًا. لكن النجم النابض جعله "يفقد وزنه"، حيث سحب جزءًا من الكتلة على نفسه، وجزءًا منها عن طريق التبخر و"النفخ" في الفضاء الخارجي. قريبًا سوف يدمر النجم النابض جاره تمامًا وسيُترك وشأنه. على ما يبدو، هذا يمكن أن يفسر حقيقة أن الغالبية العظمى من النجوم النابضة هي مفردة، في حين أن ما لا يقل عن نصف النجوم العادية مدرجة في أنظمة ثنائية وأكثر تعقيدا.

المسافة إلى النجوم النابضة.

بالانتقال من النجم النابض إلى الأرض، تتغلب موجات الراديو على الوسط البينجمي؛ تتفاعل مع الإلكترونات الحرة الموجودة فيها، فإنها تتباطأ - كلما زاد طول الموجة، كلما كان التباطؤ أقوى. ومن خلال قياس تأخر نبضة ذات طول موجي طويل مقارنة بنبضة ذات طول موجي قصير (والتي تصل إلى عدة دقائق) ومعرفة كثافة الوسط البينجمي، من الممكن تحديد المسافة إلى النجم النابض.

كما تظهر الملاحظات، يوجد في المتوسط ​​في الوسط البينجمي تقريبًا. 0.03 إلكترون لكل سنتيمتر مكعب. وبناءً على هذه القيمة، يبلغ متوسط ​​المسافة إلى النجوم النابضة عدة مئات من السنين الضوئية. سنين. ولكن هناك أيضًا أجسامًا أبعد: فالنجم النابض المزدوج PSR 1913+16 المذكور أعلاه يقع على بعد 18000 سنة ضوئية. سنين.

اكتشف التلسكوب الراديوي FAST نجمًا نابضًا جديدًا بالميلي ثانية. الائتمان: باي وانغ / NAOC.

النجم النابض هو جسم فضائي يصدر إشعاعات كهرومغناطيسية قوية في النطاق الراديوي، ويتميز بدورية صارمة. الطاقة المنبعثة في مثل هذه النبضات هي جزء صغير من الطاقة الإجمالية للنجم النابض. وتقع الغالبية العظمى من النجوم النابضة المكتشفة في مجرة ​​درب التبانة. يصدر كل نجم نابض نبضات بتردد معين، يتراوح من 640 نبضة في الثانية إلى نبضة واحدة كل خمس ثوانٍ. تتراوح فترات الجزء الرئيسي من هذه الكائنات من 0.5 إلى ثانية واحدة. وقد أظهرت الأبحاث أن دورية النبضات تزداد بمقدار جزء من المليار من الثانية كل يوم، وهو ما يفسر بدوره بتباطؤ الدوران بسبب الطاقة المنبعثة من النجم.

تم اكتشاف النجم النابض الأول بواسطة جوسلين بيل وأنتوني هيويش في يونيو 1967. ولم يكن اكتشاف هذا النوع من الأجسام متوقعا من الناحية النظرية وكان بمثابة مفاجأة كبيرة للعلماء. أثناء البحث، اكتشف علماء الفيزياء الفلكية أن مثل هذه الأجسام يجب أن تتكون من مادة كثيفة للغاية. فقط الأجسام الضخمة، مثل النجوم، لديها مثل هذه الكثافة الهائلة من المادة. ونظرًا للكثافة الهائلة، فإن التفاعلات النووية التي تحدث داخل النجم تحول الجزيئات إلى نيوترونات، ولهذا تسمى هذه الأجسام بالنجوم النيوترونية.

تمتلك معظم النجوم كثافة أكبر قليلًا من كثافة الماء، ومن الأمثلة البارزة هنا شمسنا، والمادة الأساسية فيها هي الغاز. الأقزام البيضاء تساوي كتلة الشمس، لكن قطرها أصغر، ونتيجة لذلك تبلغ كثافتها حوالي 40 طن/سم 3 . النجوم النابضة قابلة للمقارنة من حيث الكتلة مع الشمس، لكن أبعادها صغيرة جدًا - حوالي 30 ألف متر، وهذا بدوره يزيد من كثافتها إلى 190 مليون طن / سم 3. وبهذه الكثافة، سيكون قطر الأرض حوالي 300 متر. على الأرجح، تظهر النجوم النابضة بعد انفجار المستعر الأعظم، عندما تختفي قشرة النجم وينهار قلب النجم إلى نجم نيوتروني.

أفضل نجم نابض تمت دراسته حتى الآن هو PSR 0531+21، والذي يقع في سديم السرطان. يقوم هذا النجم النابض بـ 30 دورة في الثانية، ويبلغ تحريض مجاله المغناطيسي ألف غاوس. طاقة هذا النجم النيوتروني أكبر بمئة ألف مرة من طاقة نجمنا. وتنقسم كل الطاقة إلى: نبضات راديوية (0.01%)، نبضات بصرية (1%)، أشعة سينية (10%)، وأشعة راديوية/كونية منخفضة التردد (الباقي).

مدة النبضة الراديوية في النجم النيوتروني القياسي هي جزء من ثلاثين من الوقت بين النبضات. تختلف جميع نبضات النجم النابض اختلافًا كبيرًا عن بعضها البعض، لكن الشكل العام لنبض نجم نابض معين فريد من نوعه ويظل هو نفسه لعقود من الزمن. يمكن لهذا النموذج أن يخبرك بالكثير من الأشياء المثيرة للاهتمام. في أغلب الأحيان، يتم تقسيم أي دفعة إلى عدة نبضات فرعية، والتي بدورها تنقسم إلى نبضات صغيرة. يمكن أن يصل حجم هذه النبضات الدقيقة إلى ثلاثمائة متر، والطاقة المنبعثة منها تساوي الطاقة الشمسية.

في الوقت الحالي، يعتقد العلماء أن النجم النابض هو نجم نيوتروني دوار ذو مجال مغناطيسي قوي يلتقط الجزيئات النووية الهاربة من سطح النجم ثم يسرعها إلى سرعات هائلة.

تتكون النجوم النابضة من نواة (سائلة) وقشرة يبلغ سمكها حوالي كيلومتر واحد. ونتيجة لذلك، فإن النجوم النيوترونية تشبه الكواكب أكثر من النجوم. بسبب سرعة الدوران، يكون للنجم النابض شكل مفلطح. أثناء النبض، يفقد النجم النيوتروني بعضًا من طاقته، ونتيجة لذلك يتباطأ دورانه. وبسبب هذا التباطؤ، يتراكم التوتر في القشرة ثم تنكسر القشرة، ويصبح النجم أكثر استدارة قليلاً - يتناقص نصف القطر، وتزداد سرعة الدوران (بسبب الحفاظ على عزم الدوران).

وتتراوح المسافات إلى النجوم النابضة المكتشفة حتى الآن من 100 سنة ضوئية إلى 20 ألف سنة ضوئية.

يمكن رؤية نجم نابض (وردي) في وسط مجرة ​​M82.

يستكشف النجوم النابضة والنجوم النيوترونيةالكون: الوصف والخصائص بالصور والفيديو، البنية، الدوران، الكثافة، التركيب، الكتلة، درجة الحرارة، البحث.

النجوم النابضة

النجوم النابضةوهي أجسام كروية مدمجة، لا تتعدى أبعادها حدود مدينة كبيرة. والشيء المثير للدهشة هو أنها بهذا الحجم تتجاوز كتلة الشمس من حيث الكتلة. يتم استخدامها لدراسة الحالات القصوى للمادة، واكتشاف الكواكب خارج نظامنا، وقياس المسافات الكونية. بالإضافة إلى ذلك، ساعدوا في العثور على موجات الجاذبية التي تشير إلى أحداث حيوية، مثل الاصطدامات الفائقة الكتلة. تم اكتشافه لأول مرة عام 1967.

ما هو النجم النابض؟

إذا بحثت عن نجم نابض في السماء، فإنه يبدو وكأنه نجم متلألئ عادي يتبع إيقاعًا معينًا. في الواقع، نورها لا يومض ولا ينبض، ولا تظهر كالنجوم.

ينتج النجم النابض شعاعين ثابتين وضيقين من الضوء في اتجاهين متعاكسين. يتم إنشاء تأثير الخفقان لأنها تدور (مبدأ المنارة). في هذه اللحظة، يضرب الشعاع الأرض ثم يستدير مرة أخرى. لماذا يحدث هذا؟ والحقيقة هي أن شعاع ضوء النجم النابض عادة لا يتماشى مع محور دورانه.

إذا كان الوميض ناتجًا عن الدوران، فإن سرعة النبضات تعكس السرعة التي يدور بها النجم النابض. تم العثور على إجمالي 2000 نجم نابض، يدور معظمها مرة واحدة في الثانية. ولكن هناك ما يقرب من 200 جسم قادر على القيام بمائة دورة في نفس الوقت. تسمى أسرعها بالمللي ثانية، لأن عدد دوراتها في الثانية يساوي 700.

لا يمكن اعتبار النجوم النابضة نجومًا، على الأقل "حية". بل هي نجوم نيوترونية، تتشكل بعد نفاد وقود نجم ضخم وانهياره. نتيجة لذلك، يتم إنشاء انفجار قوي - سوبر نوفا، وتتحول المواد الكثيفة المتبقية إلى نجم نيوتروني.

يصل قطر النجوم النابضة في الكون إلى 20-24 كم، وكتلتها ضعف كتلة الشمس. لإعطائك فكرة، قطعة من هذا الجسم بحجم مكعب السكر سوف تزن مليار طن. وهذا يعني أن شيئًا ثقيلًا مثل جبل إيفرست يناسب يدك! صحيح أن هناك جسمًا أكثر كثافة - وهو الثقب الأسود. الأكثر ضخامة يصل إلى 2.04 كتلة شمسية.

تتمتع النجوم النابضة بمجال مغناطيسي قوي أقوى بما يتراوح بين 100 مليون إلى 1 كوادريليون مرة من مجال الأرض. لكي يبدأ النجم النيوتروني في إصدار الضوء مثل النجم النابض، يجب أن يكون لديه النسبة الصحيحة من قوة المجال المغناطيسي وسرعة الدوران. يحدث أن شعاع موجات الراديو قد لا يمر عبر مجال رؤية التلسكوب الأرضي ويظل غير مرئي.

النجوم النابضة الراديوية

عالم الفيزياء الفلكية أنطون بيريوكوف يتحدث عن فيزياء النجوم النيوترونية وإبطاء دورانها واكتشاف موجات الجاذبية:

لماذا تدور النجوم النابضة؟

يبلغ بطء النجم النابض دورة واحدة في الثانية. أسرعها تتسارع إلى مئات الثورات في الثانية وتسمى ميلي ثانية. وتحدث عملية الدوران لأن النجوم التي تشكلت منها تدور أيضًا. ولكن للوصول إلى هذه السرعة، تحتاج إلى مصدر إضافي.

يعتقد الباحثون أن النجوم النابضة بالميلي ثانية تشكلت عن طريق سرقة الطاقة من أحد الجيران. قد تلاحظ وجود مادة غريبة تزيد من سرعة الدوران. وهذا ليس بالأمر الجيد بالنسبة للرفيق المصاب، والذي يمكن أن يستهلكه النجم النابض بالكامل في يوم من الأيام. تسمى هذه الأنظمة بالأرامل السوداء (على اسم نوع خطير من العناكب).

النجوم النابضة قادرة على إصدار الضوء بعدة أطوال موجية (من الراديو إلى أشعة جاما). ولكن كيف يفعلون ذلك؟ لا يستطيع العلماء العثور على إجابة دقيقة بعد. ويعتقد أن هناك آلية منفصلة مسؤولة عن كل طول موجي. تتكون الحزم التي تشبه المنارة من موجات الراديو. وهي مشرقة وضيقة وتشبه الضوء المتماسك، حيث تشكل الجسيمات شعاعًا مركَّزًا.

كلما كان الدوران أسرع، كان المجال المغناطيسي أضعف. لكن سرعة الدوران كافية لإصدار أشعة ساطعة مثل الأشعة البطيئة.

أثناء الدوران، يخلق المجال المغناطيسي مجالًا كهربائيًا، والذي يمكنه جلب الجزيئات المشحونة إلى حالة متحركة (تيار كهربائي). المنطقة الواقعة فوق السطح والتي يهيمن عليها المجال المغناطيسي تسمى الغلاف المغناطيسي. هنا، يتم تسريع الجسيمات المشحونة إلى سرعات عالية بشكل لا يصدق بسبب المجال الكهربائي القوي. في كل مرة تتسارع، ينبعث منها الضوء. يتم عرضه في النطاقات البصرية والأشعة السينية.

ماذا عن أشعة جاما؟ تشير الأبحاث إلى أنه ينبغي البحث عن مصدرها في مكان آخر بالقرب من النجم النابض. وسوف يشبهون المروحة.

البحث عن النجوم النابضة

تظل التلسكوبات الراديوية هي الطريقة الرئيسية للبحث عن النجوم النابضة في الفضاء. فهي صغيرة وباهتة مقارنة بالأجسام الأخرى، لذلك عليك مسح السماء بأكملها وتدخل هذه الأجسام تدريجيًا إلى العدسة. تم العثور على معظمها باستخدام مرصد باركس في أستراليا. ستتوفر الكثير من البيانات الجديدة من هوائي مصفوفة الكيلومتر المربع (SKA) بدءًا من عام 2018.

وفي عام 2008، تم إطلاق تلسكوب GLAST، الذي عثر على 2050 نجمًا نابضًا ينبعث منها أشعة جاما، منها 93 ملي ثانية. يعد هذا التلسكوب مفيدًا بشكل لا يصدق لأنه يقوم بمسح السماء بأكملها، بينما يقوم البعض الآخر بتسليط الضوء على مناطق صغيرة فقط على طول المستوى.

قد يكون العثور على أطوال موجية مختلفة أمرًا صعبًا. والحقيقة هي أن موجات الراديو قوية بشكل لا يصدق، لكنها ببساطة قد لا تقع في عدسة التلسكوب. لكن إشعاع جاما ينتشر عبر مساحة أكبر من السماء، ولكنه أقل سطوعًا.

يعرف العلماء الآن وجود 2300 نجم نابض، يتم العثور عليها من خلال موجات الراديو و160 من خلال أشعة جاما. هناك أيضًا 240 ميلي ثانية من النجوم النابضة، 60 منها تنتج أشعة جاما.

باستخدام النجوم النابضة

النجوم النابضة ليست مجرد أجسام فضائية مذهلة، ولكنها أيضًا أدوات مفيدة. يمكن للضوء المنبعث أن يخبرنا الكثير عن العمليات الداخلية. أي أن الباحثين قادرون على فهم فيزياء النجوم النيوترونية. تتمتع هذه الأجسام بضغط عالٍ بحيث يختلف سلوك المادة عن المعتاد. ويطلق على المحتوى الغريب للنجوم النيوترونية اسم "المعجون النووي".

تجلب النجوم النابضة العديد من الفوائد بسبب دقة نبضاتها. يعرف العلماء أشياء محددة وينظرون إليها على أنها ساعات كونية. هكذا بدأت تظهر التكهنات حول وجود كواكب أخرى. في الواقع، أول كوكب خارجي تم اكتشافه كان يدور حول نجم نابض.

لا تنس أن النجوم النابضة تستمر في الحركة بينما "تومض"، مما يعني أنه يمكن استخدامها لقياس المسافات الكونية. كما شاركوا في اختبار نظرية النسبية لأينشتاين، مثل اللحظات مع الجاذبية. لكن انتظام النبض يمكن أن يتعطل بسبب موجات الجاذبية. وقد لوحظ هذا في فبراير 2016.

مقابر النجم النابض

تدريجيا، تتباطأ جميع النجوم النابضة. يتم تشغيل الإشعاع بواسطة المجال المغناطيسي الناتج عن الدوران. ونتيجة لذلك، يفقد أيضًا قوته ويتوقف عن إرسال الحزم. لقد رسم العلماء خطًا خاصًا حيث لا يزال من الممكن اكتشاف أشعة جاما أمام موجات الراديو. بمجرد سقوط النجم النابض أدناه، يتم شطبه في مقبرة النجم النابض.

إذا تم تشكيل النجم النابض من بقايا المستعر الأعظم، فهو يتمتع باحتياطي طاقة ضخم وسرعة دوران عالية. تشمل الأمثلة الجسم الصغير PSR B0531+21. ويمكن أن يبقى في هذه المرحلة لعدة مئات الآلاف من السنين، وبعد ذلك سيبدأ في فقدان سرعته. تشكل النجوم النابضة في منتصف العمر غالبية السكان وتنتج موجات الراديو فقط.

ومع ذلك، يمكن للنجم النابض أن يطيل عمره إذا كان هناك قمر صناعي قريب. ثم سوف تسحب مادتها وتزيد من سرعة الدوران. يمكن أن تحدث مثل هذه التغييرات في أي وقت، ولهذا السبب يكون النجم النابض قادرًا على الولادة من جديد. يسمى هذا الاتصال بنظام ثنائي للأشعة السينية منخفض الكتلة. أقدم النجوم النابضة هي ميلي ثانية واحدة. يصل عمر بعضها إلى مليارات السنين.

النجوم النيوترونية

النجوم النيوترونية- أجسام غامضة إلى حد ما، تتجاوز كتلة الشمس بمقدار 1.4 مرة. يولدون بعد انفجار النجوم الأكبر. دعونا نتعرف على هذه التشكيلات بشكل أفضل.

عندما ينفجر نجم أكبر بـ 4-8 مرات من الشمس، تبقى نواة عالية الكثافة وتستمر في الانهيار. تضغط الجاذبية بقوة على المادة، مما يؤدي إلى اندماج البروتونات والإلكترونات معًا لتكوين نيوترونات. هكذا يولد النجم النيوتروني عالي الكثافة.

يمكن أن يصل قطر هذه الأجسام الضخمة إلى 20 كيلومترًا فقط. لإعطائك فكرة عن الكثافة، فإن مغرفة واحدة فقط من مادة النجم النيوتروني تزن مليار طن. الجاذبية على مثل هذا الجسم أقوى بملياري مرة من جاذبية الأرض، وهذه القوة كافية لعدسة الجاذبية، مما يسمح للعلماء برؤية الجزء الخلفي من النجم.

وتترك الصدمة الناتجة عن الانفجار نبضًا يتسبب في دوران النجم النيوتروني، ليصل إلى عدة دورات في الثانية. على الرغم من أنها يمكن أن تتسارع حتى 43000 مرة في الدقيقة.

الطبقات الحدودية بالقرب من الأجسام المضغوطة

عالم الفيزياء الفلكية فاليري سليمانوف يتحدث عن ظهور الأقراص التراكمية والرياح النجمية والمادة حول النجوم النيوترونية:

المناطق الداخلية من النجوم النيوترونية

عالم الفيزياء الفلكية سيرجي بوبوف يتحدث عن الحالات القصوى للمادة، وتكوين النجوم النيوترونية وطرق دراسة باطنها:

عندما يكون النجم النيوتروني جزءًا من نظام ثنائي حيث انفجر مستعر أعظم، تكون الصورة أكثر إثارة للإعجاب. إذا كان النجم الثاني أقل كتلة من الشمس، فإنه يسحب كتلة النجم المرافق إلى "فص روش". هذه سحابة كروية من المواد تدور حول نجم نيوتروني. إذا كان القمر الصناعي أكبر بعشر مرات من كتلة الشمس، فسيتم ضبط نقل الكتلة أيضًا، ولكنه ليس مستقرًا جدًا. تتدفق المادة على طول الأقطاب المغناطيسية، وتسخن وتنتج نبضات من الأشعة السينية.

بحلول عام 2010، تم العثور على 1800 نجم نابض باستخدام الكشف الراديوي و70 باستخدام أشعة جاما. حتى أن بعض العينات كانت تحتوي على كواكب.

أنواع النجوم النيوترونية

لدى بعض ممثلي النجوم النيوترونية نفاثات من المواد تتدفق بسرعة الضوء تقريبًا. عندما تطير بالقرب منا، فإنها تومض مثل ضوء المنارة. ولهذا السبب، يطلق عليهم النجوم النابضة.

عندما تقوم النجوم النابضة بالأشعة السينية بأخذ عينات من المواد من جيرانها الأكثر ضخامة، فإنها تتلامس مع مجال مغناطيسي وتنتج حزمًا قوية مرئية في الراديو والأشعة السينية وأشعة جاما والطيف البصري. وبما أن المصدر يقع في المرافق، فإنها تسمى النجوم النابضة التراكمية.

النجوم النابضة الدوارة في السماء مدفوعة بدوران النجوم لأن الإلكترونات عالية الطاقة تتفاعل مع المجال المغناطيسي للنجم النابض فوق القطبين. مع تسارع المادة الموجودة داخل الغلاف المغناطيسي للنجم النابض، يؤدي ذلك إلى إنتاج أشعة غاما. يؤدي إطلاق الطاقة إلى إبطاء الدوران.

المجالات المغناطيسية للنجوم المغناطيسية أقوى 1000 مرة من تلك الموجودة في النجوم النيوترونية. ولهذا السبب، يضطر النجم إلى الدوران لفترة أطول.

تطور النجوم النيوترونية

عالم الفيزياء الفلكية سيرجي بوبوف يتحدث عن ولادة النجوم النيوترونية وإشعاعها وتنوعها:

موجات الصدمة بالقرب من الأجسام المدمجة

عالم الفيزياء الفلكية فاليري سليمانوف عن النجوم النيوترونية والجاذبية في المركبات الفضائية والحد النيوتوني:

النجوم المدمجة

عالم الفيزياء الفلكية ألكسندر بوتيخين عن الأقزام البيضاء ومفارقة الكثافة والنجوم النيوترونية:

لقد كان الأمر غير عادي للغاية. السمة الرئيسية لها، والتي حصلت على اسمها، هي رشقات نارية دورية من الإشعاع، مع فترة محددة بدقة. نوع من منارة الراديو في الفضاء. في البداية كان من المفترض أنه نجم نابض يغير حجمه - مثل هذه الأشياء معروفة منذ زمن طويل. واكتشفته جوسلين بيل، طالبة الدراسات العليا في جامعة كامبريدج، باستخدام التلسكوب الراديوي.
ومن المثير للاهتمام أن النجم النابض الأول كان يسمى LGM-1، وهو ما يعني باللغة الإنجليزية "الرجال الخضر الصغار". ومع ذلك، أصبح من الواضح تدريجيًا أن النجوم النابضة هي كائنات طبيعية في كوننا، وقد تم بالفعل اكتشاف الكثير منها - ما يقرب من ألفين منها. أقرب واحد إلينا يبعد عنا 390 سنة ضوئية.

إذن ما هو النجم النابض؟ إنه نجم نيوتروني صغير جدًا ولكنه كثيف جدًا. تتشكل مثل هذه النجوم بعد انفجار نجم عملاق أكبر بكثير من شمسنا القزمة. ونتيجة لتوقف التفاعل النووي الحراري، تنضغط مادة النجم إلى جسم شديد الكثافة - وهذا ما يسمى الانهيار، وخلال ذلك يتم ضغط الإلكترونات - وهي جسيمات سالبة - إلى داخل النواة وتتحد مع البروتونات - وهي جسيمات موجبة. . في النهاية، تبين أن كل مادة النجم تتكون من نيوترونات فقط، مما يعطي كثافة هائلة - فالنيوترونات ليس لها شحنة ويمكن أن تكون قريبة جدًا، فوق بعضها البعض تقريبًا.

لذلك، فإن كل مادة النجم الضخم تتناسب مع نجم نيوتروني واحد، يبلغ حجمه بضعة كيلومترات فقط. وكثافته تصل إلى أن ملعقة صغيرة من مادة هذا النجم تزن مليار طن.

أرسل النجم النابض الأول، الذي اكتشفته جوسلين بيل، رشقات كهرومغناطيسية إلى الفضاء بتردد 1.33733 ثانية. النجوم النابضة الأخرى لها فترات مختلفة، لكن تردد إشعاعها يظل ثابتا، على الرغم من أنه يمكن أن يقع في نطاقات مختلفة - من موجات الراديو إلى الأشعة السينية. لماذا يحدث هذا؟

الحقيقة هي أن نجمًا نيوترونيًا بحجم مدينة يدور بسرعة كبيرة. يمكنها أن تقوم بألف دورة حول محورها في ثانية واحدة. علاوة على ذلك، فهو يحتوي على مجال مغناطيسي قوي جدًا. تتحرك البروتونات والإلكترونات على طول مجالات القوة في هذا المجال، وبالقرب من القطبين، حيث يكون المجال المغناطيسي قويًا بشكل خاص وحيث تصل هذه الجسيمات إلى سرعات عالية جدًا، فإنها تطلق كميات من الطاقة في نطاقات مختلفة. اتضح مثل السنكروفاسوترون الطبيعي - مسرع الجسيمات، فقط في الطبيعة. هكذا تتشكل منطقتان على سطح النجم، يأتي منهما إشعاع قوي للغاية.

ضع مصباحًا يدويًا على الطاولة وابدأ بتدويره. يدور معه شعاع الضوء، ويضيء كل شيء في الدائرة. وبالمثل، فإن النجم النابض، عندما يدور، يرسل إشعاعه مع فترة دورانه، وهو سريع جدًا. عندما تكون الأرض في مسار الشعاع، نرى موجة من البث الراديوي. علاوة على ذلك، فإن هذا الشعاع يأتي من بقعة على نجم يبلغ حجمه 250 مترًا فقط! ما هذه القوة إذا تمكنا من اكتشاف إشارة تبعد مئات وآلاف السنين الضوئية! لا تتطابق الأقطاب المغناطيسية ومحور دوران النجم النابض، وبالتالي فإن البقع المنبعثة تدور ولا تقف ساكنة.

عندما تم اكتشاف النجم النابض الأول في يونيو 1967، تم أخذه على محمل الجد باعتباره جسمًا فضائيًا اصطناعيًا. لقد كان الأمر غير عادي للغاية. السمة الرئيسية لها، والتي حصلت على اسمها، هي رشقات نارية دورية من الإشعاع، مع فترة محددة بدقة. نوع من منارة الراديو في الفضاء. في البداية كان من المفترض أنه نجم نابض يغير حجمه - مثل هذه الأشياء معروفة منذ زمن طويل. واكتشفته جوسلين بيل، طالبة الدراسات العليا في جامعة كامبريدج، باستخدام التلسكوب الراديوي.

ومن المثير للاهتمام أن النجم النابض الأول كان يسمى LGM-1، وهو ما يعني باللغة الإنجليزية "الرجال الخضر الصغار". ومع ذلك، أصبح من الواضح تدريجيًا أن النجوم النابضة هي كائنات طبيعية في كوننا، وقد تم بالفعل اكتشاف الكثير منها - ما يقرب من ألفين منها. أقرب واحد إلينا يبعد عنا 390 سنة ضوئية.

إذن ما هو النجم النابض؟إنه نجم نيوتروني صغير جدًا ولكنه كثيف جدًا. تتشكل مثل هذه النجوم بعد انفجار نجم عملاق أكبر بكثير من شمسنا القزمة. ونتيجة لتوقف التفاعل النووي الحراري، تنضغط مادة النجم إلى جسم شديد الكثافة - وهذا ما يسمى الانهيار، وخلال ذلك يتم ضغط الإلكترونات - وهي جسيمات سالبة - إلى داخل النواة وتتحد مع البروتونات - وهي جسيمات موجبة. . في النهاية، تبين أن كل مادة النجم تتكون من نيوترونات فقط، مما يعطي كثافة هائلة - فالنيوترونات ليس لها شحنة ويمكن أن تكون قريبة جدًا، فوق بعضها البعض تقريبًا.

لذلك، فإن كل مادة النجم الضخم تتناسب مع نجم نيوتروني واحد، يبلغ حجمه بضعة كيلومترات فقط. كثافته هكذا فملعقة صغيرة من مادة هذا النجم تزن مليار طن.

أرسل النجم النابض الأول، الذي اكتشفته جوسلين بيل، رشقات كهرومغناطيسية إلى الفضاء بتردد 1.33733 ثانية. النجوم النابضة الأخرى لها فترات مختلفة، لكن تردد إشعاعها يظل ثابتا، على الرغم من أنه يمكن أن يقع في نطاقات مختلفة - من موجات الراديو إلى الأشعة السينية. لماذا يحدث هذا؟

الحقيقة هي أن نجمًا نيوترونيًا بحجم مدينة يدور بسرعة كبيرة. يمكنها أن تقوم بألف دورة حول محورها في ثانية واحدة. علاوة على ذلك، فهو يحتوي على مجال مغناطيسي قوي جدًا. تتحرك البروتونات والإلكترونات على طول مجالات القوة في هذا المجال، وبالقرب من القطبين، حيث يكون المجال المغناطيسي قويًا بشكل خاص وحيث تصل هذه الجسيمات إلى سرعات عالية جدًا، فإنها تطلق كميات من الطاقة في نطاقات مختلفة. اتضح مثل السنكروفاسوترون الطبيعي - مسرع الجسيمات، فقط في الطبيعة. هكذا تتشكل منطقتان على سطح النجم، يأتي منهما إشعاع قوي للغاية.

ضع مصباحًا يدويًا على الطاولة وابدأ بتدويره. يدور معه شعاع الضوء، ويضيء كل شيء في الدائرة. وبالمثل، فإن النجم النابض، عندما يدور، يرسل إشعاعه مع فترة دورانه، وهو سريع جدًا. عندما تكون الأرض في مسار الشعاع، نرى موجة من البث الراديوي. علاوة على ذلك، فإن هذا الشعاع يأتي من بقعة على نجم يبلغ حجمه 250 مترًا فقط! ما هذه القوة إذا تمكنا من اكتشاف إشارة تبعد مئات وآلاف السنين الضوئية! لا تتطابق الأقطاب المغناطيسية ومحور دوران النجم النابض، وبالتالي فإن البقع المنبعثة تدور ولا تقف ساكنة.

لا يمكنك حتى رؤية النجم النابض من خلال التلسكوب.. يمكنك اكتشاف السديم المحيط به - بقايا الغاز من النجم المنفجر الذي ولد النجم النابض. يضيء هذا السديم بالنجم النابض نفسه، ولكن ليس بالضوء العادي. يحدث التوهج بسبب تحرك البروتونات والإلكترونات بسرعات قريبة من الضوء. النجم النابض نفسه مرئي فقط في نطاق الراديو. فقط من خلال توجيه التلسكوب الراديوي إليه يمكنك اكتشافه. على الرغم من أن أصغر النجوم النابضة لديها القدرة على البث في النطاق البصري، وقد تم إثبات ذلك باستخدام معدات حساسة للغاية، إلا أن هذه القدرة تختفي مع مرور الوقت.

تم بالفعل اكتشاف العديد من الأشياء غير العادية ذات الخصائص الفريدة والمذهلة في الفضاء. وتشمل هذه الثقوب السوداء، والنجوم النابضة، والثقوب السوداء. وتعد النجوم النابضة، وخاصة النجوم النيوترونية، من بين أكثر النجوم غرابة. لا يمكن إعادة إنتاج الظواهر التي تحدث عليها في المختبر، وبالتالي فإن جميع الاكتشافات الأكثر إثارة للاهتمام المتعلقة بها لم تأت بعد.