النجوم النيوترونية هي أجسام مضغوطة بشكل لا يصدق يمكن أن تتشكل بعد موت نجم. ومع ذلك ، لا يُعرف الكثير عن تصميماتهم الداخلية. منذ اكتشافهم ، يحاول العلماء فك رموز بنيتهم.
نظرًا لأنه بالكاد يمكن تكرارها على الأرض في المختبر ، فإن أكبر عقبة هي محاكاة الظروف القاسية داخل النجوم النيوترونية. نتيجة لذلك ، هناك العديد من النماذج التي يتم فيها تحديد سمات مختلفة ، مثل درجة الحرارة والكثافة ، باستخدام ما يسمى معادلات الحالة. تحاول هذه المعادلات وصف بنية النجوم النيوترونية من السطح النجمي إلى اللب الداخلي.
الآن فيزيائيون في جامعة جوته فرانكفورت نجحت في إضافة قطع مهمة أخرى إلى اللغز. لقد طوروا أكثر من مليون معادلة حالة تفي بالقيود التي حددتها البيانات التي تم الحصول عليها من الفيزياء النووية النظرية من ناحية ومن الملاحظات الفلكية من ناحية أخرى.
عندما قيَّم الفيزيائيون معادلات الحالة ، وجدوا شيئًا مثيرًا للدهشة: "الضوء" النجوم النيوترونية (مع كتل أصغر من حوالي 1.7 كتلة شمسية) يبدو أن لها غطاء ناعم ونواة صلبة ، في حين أن النجوم النيوترونية "الثقيلة" (ذات كتل أكبر من 1.7 كتلة شمسية) لها غطاء صلب ونواة ناعمة.
قال البروفيسور لوتشيانو ريزولا ، "هذه النتيجة مثيرة للغاية لأنها تعطينا مقياسًا مباشرًا لمدى انضغاط مركز النجوم النيوترونية. تتصرف النجوم النيوترونية إلى حد ما مثل حلوى حلوى الشوكولاتة: النجوم الفاتحة تشبه تلك الشوكولاتة مع بندق في وسطها محاط بالشوكولاتة الناعمة ، في حين يمكن اعتبار النجوم الثقيلة أشبه بتلك الشوكولاتة حيث تحتوي الطبقة الصلبة على حشوة ناعمة. "
سرعة الصوت أمر بالغ الأهمية لهذه البصيرة. هذا المقياس الكمي ، الذي يعتمد على مدى صلابة أو مرونة المادة ، يصف السرعة التي يتم بها موجات الصوت التحرك داخل العنصر. على الأرض ، تم العثور على رواسب النفط ، و باطن الكوكب يتم استكشافه باستخدام سرعة الصوت.
يمكن للعلماء أيضًا تحديد الخصائص الإضافية غير المكتشفة سابقًا للنجوم النيوترونية من خلال نمذجة معادلات الحالة. على سبيل المثال ، من المرجح أن يكون نصف قطرها 12 كيلومترًا فقط ، بغض النظر عن كتلتها. لديهم نفس محيط فرانكفورت.
المؤلف د. كريستيان إيكر ويوضح: "دراستنا العددية الشاملة لا تسمح لنا فقط بعمل تنبؤات لنصف القطر والكتل القصوى للنجوم النيوترونية ولكن أيضًا لوضع حدود جديدة على تشوهها في الأنظمة الثنائية ، أي مدى تشويه بعضها البعض من خلال حقول الجاذبية. ستصبح هذه الرؤى مهمة بشكل خاص لتحديد المعادلة غير المعروفة للحالة مع الملاحظات الفلكية المستقبلية واكتشافات موجات الجاذبية من النجوم المندمجة ".
مراجع المجلة:
- سنان التيبارماك ، كريستيان إيكر ، لوسيانو ريزولا: حول سرعة الصوت في النجوم النيوترونية. رسائل مجلة الفيزياء الفلكية (2022) معرف الهوية الرقمي: 10.3847/2041-8213/ac9b2a
- Christian Ecker & Luciano Rezzolla: وصف عام ومستقل عن المقياس لسرعة الصوت في النجوم النيوترونية. رسائل مجلة الفيزياء الفلكية (2022) معرف الهوية الرقمي: 10.3847 / 2041-8213 / ac8674
