الفلك

نبضات من نجم نابض

نبضات من نجم نابض


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

ما هو / كان الدافع وراء عزو النبضات المتلقاة من نجم نابض إلى دوران جسم (نجم نيوتروني) وانبعاث من الأقطاب المغناطيسية (للنجم النيوتروني المذكور) ، بالنظر إلى حقيقة أن النجوم النابضة لم يتم حلها بعد في مختلف أطوال موجية؟

هل يمكن أن تكون النبضات نتاج نجم راديوي غير دوار ولكنه يهتز شعاعيًا؟


المفتاح هو مقارنة مدى فترات النجوم النابضة وسلوكها بالمقاييس الزمنية الديناميكية النموذجية للنجوم. تتراوح فترات النجم النابض من أقل من $10^{-3}$ ق ل $ sim 10 $ س. و $ dot {P} $ موجبة - تزداد الفترات بالنسبة لمعظم النجوم النابضة (وكلها غير موجودة في الأنظمة الثنائية).

الجدول الزمني الديناميكي هو $ tau simeq (G bar { rho}) ^ {- 1/2} $، أين $ شريط { rho} $ هي متوسط ​​كثافة الكائن.

لنجم مثل الشمس $ bar { rho} sim 10 ^ {3} $ كجم / م$^3$ و $ tau sim 1 $ ساعة.

لنجم قزم أبيض $ bar { rho} sim 10 ^ {10} $ كجم / م$^3$ و $ tau sim 1 $ ثانيا.

لنجم نيوتروني $ bar { rho} sim 10 ^ {18} $ كجم / م$^3$ و $ tau sim 10 ^ {- 4} $ ثواني.

مهما كانت الآلية التي تختارها للتسبب في ظاهرة النجم النابض ، فلا يمكن أن تحدث أسرع من عدة مرات في هذا النطاق الزمني الديناميكي إذا كانت شيئًا يتعلق بالنجم بأكمله. هذا يستبعد بشكل أساسي النبضات من النجوم العادية والأقزام البيضاء لأنه لا يمكن أن يكون لديهم فترات نبض قصيرة بما يكفي لتفسير معظم النجوم النابضة.

يمكن للمرء التالي أن يفكر في الثنائية ، ولكن مرة أخرى ، الحد الأدنى للدورة المدارية ، حيث تتلامس المكونات ، هو عدة أضعاف الجدول الزمني الديناميكي ، ويتم استبعاد نوع من الظواهر التي تنطوي على ثنائية من خلال المقاييس الزمنية الديناميكية الطويلة للنجوم العادية والأقزام البيضاء.

التالي يعتبر التناوب. مرة أخرى ، يمكن استخدام فيزياء نيوتن البسيطة لإظهار أن الجسم سوف يمزق نفسه إذا دار بشكل أسرع من النطاق الزمني الديناميكي ، لذلك مرة أخرى هذا يستبعد النجوم العادية والأقزام البيضاء.

لذا فقد تركنا نطالب بأن أي شيء يسبب ظاهرة النجم النابض يكون كثيفًا للغاية. بالإضافة إلى ذلك ، هناك بنية مجهرية في النبضات تشير إلى أن المصدر بأكمله يتغير على نطاقات زمنية أقصر من مللي ثانية ، مما يعني أن منطقة الانبعاث بأكملها يجب أن تكون أكثر إحكاما من حوالي 300 كيلومتر (أي. $ c times 10 ^ {- 3} $س).

فلماذا يدور نجم نيوتروني؟ أعتقد أن الحجة هنا هي أنه إذا كان هذا نوعًا من الحركة التذبذبية ، فقد تتوقع أن تكون الفترة مستقرة. بالنسبة لنوع من الظواهر الثنائية ، تتوقع أن تصبح الفترة أقصر بسبب انبعاث موجات الجاذبية. يمكن أن يفسر دوران النجم النيوتروني الممغنط وفقدان الطاقة بواسطة الإشعاع المغناطيسي ثنائي القطب سبب إطالة فترات النجوم النابضة.


تحمل النوى المسحوقة للنجوم الميتة أدلة على إشارات الراديو الغامضة

اكتشف تلسكوب NICER التابع لناسا نبضات راديو عملاقة من سديم السرطان ووجد إشارات طاقة أقوى مما كان متوقعًا في أي وقت مضى.

الكون دائمًا يطن بالطاقة - علينا فقط أن نعرف أين وكيف ننظر. والشيء المدروس جيدًا يخفي سرًا قويًا وصاخبًا عنا.

باستخدام تلسكوب مركب على محطة الفضاء الدولية (ISS) ، اكتشف فريق من علماء الفلك نبضات راديو عملاقة من النجم النيوتروني في قلب سديم السرطان. اكتشفوا أنها أكثر نشاطًا بعشرات إلى مئات المرات مما كان يعتقد سابقًا.

على الرغم من أن مصدر هذه النبضات الراديوية العملاقة لا يزال غير معروف ، يعتقد العلماء الآن أن هذه الانبعاثات تمتد عبر الطيف الكهرومغناطيسي من موجات الراديو إلى الأشعة السينية ، مما يعمق لغزهم.

النتائج الأخيرة مفصلة في دراسة نشرت في 9 أبريل في المجلة علم، ويمكنه حل اللغز الكامن وراء الاندفاعات الراديوية السريعة - إشارات الراديو الغامضة القادمة من الفضاء السحيق.

ما هو الجديد - من أغسطس 2017 إلى أغسطس 2019 ، ألقى الباحث في مجموعة RIKEN للأبحاث الرائدة في اليابان والمؤلف الرئيسي للدراسة الجديدة ، Teruaki Enoto ، نظرة مكثفة على النجم النابض في سديم السرطان.

النجم النابض يشبه إلى حد ما نجم الزومبي. إنها نجوم نيوترونية سريعة الدوران ، وهي عبارة عن بقايا فائقة الكثافة لنجم هائل انفجر في مستعر أعظم. تبعث هذه النجوم إشعاعات كهرومغناطيسية على شكل حزم راديوية ضيقة ومشرقة تجتاح الكون في حركة دائرية بينما يدور النجم نفسه.

يأخذون اسمهم من نبضات الراديو التي تشبه المسرع. تنبعث النجوم النابضة عادةً من موجات الراديو ، على الرغم من أن بعضها يمكن اكتشافه أيضًا في الضوء المرئي والأشعة السينية وأشعة جاما.

بينما تصدر معظم النجوم النابضة حزمًا ، فإن تلك النجوم مثل Crab Pulsar لها أحداث قوية إضافية تسمى نبضات الراديو العملاقة. هي نبضات موجات الراديو قصيرة العمر ، ميلي ثانية تحدث بشكل متقطع. وجدت الدراسة الجديدة أن شدتها كانت أقوى من 10 إلى 100 مرة مما كنا نعتقد.

يقول إينوتو: "من بين أكثر من 2800 نجم نابض مفهرس ، يعد نجم السرطان النابض واحدًا من القلائل التي تصدر نبضات راديو عملاقة" معكوس.

كيف فعلوا ذلك - باستخدام تلسكوب مستكشف التكوين الداخلي (NICER) التابع لناسا على متن محطة الفضاء الدولية ، حقق الفريق في نبضات الراديو الغامضة القادمة من داخل السديم.

وتابعوا تلك الملاحظات عن طريق تلسكوبين راديويين أرضيين في اليابان ، وطبق 34 مترًا في مركز كاشيما لتكنولوجيا الفضاء والطبق البالغ طوله 64 مترًا في مركز أوسودا للفضاء العميق التابع لوكالة استكشاف الفضاء اليابانية.

جمع Enoto وفريقه أكبر كمية من بيانات الأشعة السينية والراديو المتزامنة التي تم جمعها من أي نجم نابض.

تشير البيانات أيضًا إلى أن نبضات الراديو العملاقة يتم إنتاجها من خلال العمليات الأساسية التي تؤدي إلى انبعاثات تمتد عبر الطيف الكهرومغناطيسي ، والذي يشمل جميع أنواع الإشعاع ، بدءًا من موجات الراديو منخفضة الطاقة إلى أشعة جاما المشعة القاتلة. بعد ذلك ، يبحث علماء الفلك في مجموعة متنوعة من الأطياف لتحديد ما يحدث خارج نطاقنا المرئي.

ها هي الخلفية - يقع سديم السرطان على بعد 6500 سنة ضوئية في كوكبة الثور. تشكلت من آثار المستعر الأعظم الذي وصل ضوءه إلى الأرض في يوليو 1054 م.

يقع النجم النابض في مركز السديم ويدور 30 ​​مرة في الثانية.

تمكن فريق Enoto من التقاط النشاط عبر 3.7 مليون دوران للنجم النابض ، مما أدى إلى إنتاج حوالي 26000 نبضة راديو عملاقة في ذلك الوقت. ومع ذلك ، لا يزال العلماء غير متأكدين من قدرة النجوم النابضة على إنتاج هذه الانبعاثات العملاقة واسعة النطاق.

لماذا يهم - يعتقد العلماء أن هذه الانبعاثات عالية الطاقة من النجوم النابضة يمكن أن تفتح اللغز وراء الانفجارات الراديوية السريعة.

تم اكتشاف الاندفاعات الراديوية السريعة لأول مرة في عام 2007 على أنها انفجارات غريبة من موجات الراديو التي تدوم لبضعة أجزاء من الألف من الثانية بينما تطلق طاقة أكثر مما تفعله الشمس منذ ما يقرب من قرن.

يقول إينوتو: "تعتبر الدفقات الراديوية السريعة من أهم الموضوعات في علم الفلك ، ويريد الجميع معرفة أصل الاندفاعات الراديوية السريعة".

لسنوات ، ناقش العلماء أصول الانفجارات الراديوية السريعة ، ودراسة ما إذا كانت ناتجة عن تصادم الثقوب السوداء ، أو النجوم المغناطيسية ، أو النجوم النابضة ، أو بعض الأحداث الأخرى غير المبررة.

ومع ذلك ، فهم لا يزالون غير متأكدين من مصدرهم الحقيقي. لكن يُعتقد أن النجوم المغناطيسية - وهي نوع نشط مغناطيسيًا من النجوم النيوترونية - مسؤولة عن تكرار مصادر الاندفاع الراديوي السريع.

وجدت الدراسة أن النبضات الراديوية العملاقة لم يكن لديها "الأشياء الصحيحة" لتكون انفجارات راديو سريعة ، واستبعدتها على أنها الأصل. ولكن من خلال دراسة نبضات السديم ، قد نكون قادرين على فهم ما يحدث في أنظمة بقايا المستعر الأعظم ، وربما تتبع أصل كلتا الظاهرتين.


على نبضات النجوم النابضة والضوء القطبي

في مواجهة الخسارة المأساوية لمرصد Arecibo في بورتوريكو والتكلفة الباهظة لبعثات الأقمار الصناعية ، يبحث علماء الفلك عن بدائل ذكية لمواصلة الإجابة على الأسئلة الأساسية في الفيزياء.

في مؤتمر صحفي خلال اجتماع أبريل 2021 APS ، سيكشفون عن تكتيكات جديدة عبر نصفي الكرة الأرضية لإلقاء الضوء على موجات الجاذبية والمادة المظلمة.

تسليط الضوء الأقدم في الكون على المادة المظلمة

في القطب الجنوبي ، يمكن لمجموعة قوية من التلسكوبات أن تضيف وظيفة جديدة: دراسة طبيعة المادة المظلمة وتاريخ النجوم.

يمكن للأقمار الصناعية فقط إجراء عمليات مسح لكامل السماء ، بينما تستطيع التلسكوبات الأرضية قضاء سنوات في تجميع الكثير من البيانات على بقع صغيرة. تم تصميم مجموعة BICEP / Keck كأكثر كاشفات حساسية في العالم لاستقطاب ميزات السماء المتوسطة إلى الكبيرة. من القارة القطبية الجنوبية ، تبحث المصفوفة في مناطق صغيرة من توهج الانفجار العظيم عن موجات الجاذبية البدائية.

يستكشف سينديا يو ، طالبة الدراسات العليا في جامعة ستانفورد ، وفريق BICEP / Keck إمكانية أن تزيد التلسكوبات نفسها من طول عمليات المسح - وبالتالي التقاط مناطق أكبر بكثير.

قال يو: "نحن نقدر أكثر فأكثر الوعد بالابتعاد عن اكتشاف الإشارات الخافتة للغاية في منطقة صغيرة ، إلى البحث عن ميزات في رقعة سماء أكبر".

لقد أسفر النهج غير التقليدي عن نتائج مبكرة واعدة. سيشارك Yu في الأداء الأولي لعمليات المسح التجريبية ويتنبأ بمدى حساسية التلسكوبات للأهداف بما في ذلك المواد المظلمة التي تشبه الأكسيونات وعمليات إبادة WIMP.

وقالت: "مهمات الأقمار الصناعية نادرة للغاية ومكلفة ، لذا فإن أي فرصة نحصل عليها لإجراء مزيد من القياسات من البرامج الأرضية ستكون مثيرة للغاية".

اللحاق بالثقوب السوداء الهائلة

في نصف الكرة الشمالي ، تبحث كواشف بحجم المجرة عن موجات الجاذبية ذات التردد المنخفض جدًا من أكبر الثقوب السوداء في الكون.

رسم توضيحي تمثيلي للأرض المضمنة في الزمكان (والتي تتشوه بفعل موجات الجاذبية الخلفية) وتأثيراتها على الإشارات الراديوية القادمة من النجوم النابضة المرصودة. الائتمان: تونيا كلاين / نانوغراف

قالت ميغان دي سيزار ، كبيرة الباحثين في جامعة جورج ميسون ، في إشارة إلى المرصد الذي اكتشف موجات الجاذبية من أنواع أخرى من الثقوب السوداء الأصغر: "من بعض النواحي ، تشبه هذه المصفوفات كاشف ليجو".

وقالت: "بينما يستخدم ليجو أشعة الليزر على الأرض ، تستخدم مصفوفات توقيت النجوم النابضة نبضات ثابتة من موجات الراديو من نجوم صغيرة كثيفة وسريعة الدوران تسمى النجوم النابضة والتي تقع على بعد آلاف السنين الضوئية من الأرض".

حلل DeCesar ومرصد Nanohertz في أمريكا الشمالية للتعاون في مجال موجات الجاذبية أكثر من اثني عشر عامًا من بيانات النجوم النابضة.

أبلغوا مؤخرًا عن إشارة قد تكون أول تلميح لخلفية موجة الجاذبية ، والتي كانت أقوى من المتوقع بناءً على البيانات السابقة. إذا تم التأكد من أنها إشارة موجة ثقالية ، فهذا يعني اكتشاف موجات الجاذبية الناتجة عن العديد من أنظمة الثقوب السوداء المزدوجة ، والتي سوف يندمج كل منها في النهاية لتشكيل ثقوب سوداء مفردة أكبر.

لعب Arecibo دورًا مهمًا في ملاحظات NANOGrav. كان انهياره في ديسمبر بمثابة ضربة للتعاون ، ولكن بفضل الملاحظات المتزايدة في Green Bank ومنشآت أخرى ، لا يزال NANOGrav في طريقه للكشف عن موجات الجاذبية مع عدة سنوات أخرى من البيانات. ستناقش DeCesar كيف ستسمح التلسكوبات الحالية في وست فرجينيا ونيو مكسيكو وكولومبيا البريطانية ، والمصفوفات الراديوية الحساسة في المستقبل ، لـ NANOGrav بتحقيق أهداف علم الموجات الثقالية.


كيف تنتج النجوم النابضة البقول؟

سؤال: أهلا ! أرى هذا السؤال منذ بضع سنوات في بعض المواقع (تم إنشاء علم الفلك بـ & # 8220somes & # 8221 ، أليس كذلك؟ LOL) ، لكن الإجابات (لا شيء منها) ترضي فضولي. السؤال عن النجوم النابضة. إذا كانت النجوم النابضة هي نجوم نيوترونية (ثنائية؟) فكيف تنتج كمية كبيرة من الموجات الكهرومغناطيسية؟ تخبرنا الفيزياء أن الإلكترونات ضرورية لإنتاج مجال كهرومغناطيسي. إذن أين هم؟ أنا برازيلي ، أعيش في جنوب البرازيل ، وكذلك & # 8220Ham & # 8221 راديو على مدار الأربعين عامًا الماضية ، وأسمع هنا فقط & # 8220 The Kingdom of My BackYards & # 8221 (LOL) بعض النجوم النابضة ، مع بعض معدات Home-Brew ( جهاز استقبال SDR ، هوائي HB ، وآخرون). خلفيتي هي الفيزياء والمعلوماتية ، لذا لا تكن & # 8220light & # 8221 على إجابة & # 8211 تعطيني بعض الحقائق الرياضية ، إذا كانت موجودة بالفعل! يمكنني & # 8217t قبول أن & # 8220Neutron Stars & # 8221 محايدة للغاية كما يعتقد العالم كله ، هناك شيء & # 8220new & # 8221 هناك & # 8230 TNX! & # 8212 سيلفا

إجابه: أنتج زملائي في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا وصفًا رائعًا للفيزياء الكامنة وراء الآلية التي تنتج الانبعاث النبضي الذي نلاحظه من النجوم النابضة. راجع وصف تخيل الكون للنجوم النابضة لمزيد من المعلومات. لمزيد من المعلومات حول الفيزياء وراء عملية إشعاع النجم النابض ، راجع الفصل الخاص بالنجوم النابضة في علم الفلك الراديوي الأساسي. إن فيزياء النجوم النابضة هي في الواقع أساسية إلى حد ما ، ويمكن اعتبارها على أنها ثنائي القطب المغناطيسي الذي يتم تعويض محوره بالنسبة لمحور دوران النجم النابض. عندما تتصاعد الإلكترونات في أقطاب ثنائي القطب المغناطيسي ، فإن الإشعاع الناتج ، عندما يُنظر إليه من بعيد ، يبدو وكأنه نبضة إشعاع يكون ترددها مساويًا لمعدل دوران النجم النابض.


نبضات من نجم نابض - علم الفلك

في علم الفلك النابض ، الكمية المفيدة هي مقياس التشتت (DM) من النجم النابض ، والذي يتجلى من خلال الملاحظة كتوسيع لنبضة حادة بخلاف ذلك عندما يُلاحظ النجم النابض على عرض نطاق محدود. من الناحية الفنية DM هي & # 8220 كثافة عمود الإلكترونات الحرة بين مراقب ونجم نابض & # 8221. ربما يكون من الأسهل التفكير في مقياس التشتت الذي يمثل عدد الإلكترونات الحرة بيننا وبين النجم النابض لكل وحدة مساحة. لذلك إذا تمكنا من إنشاء أنبوب طويل من مساحة المقطع العرضي 1 سم مربع ويمتد منا إلى النجم النابض ، DM سيكون متناسبًا مع عدد الإلكترونات الحرة داخل هذا الحجم.

أصل مقياس التشتت
نظرًا لأن موجات الراديو هي شكل منخفض جدًا من الضوء / الإشعاع الكهرومغناطيسي (أي الفوتونات) ، فهي ليست أكثر من مجال كهربائي ومغناطيسي متذبذب. في حالة وجود جسيمات مشحونة مثل البروتونات والإلكترونات ، يتسبب التفاعل الكهروستاتيكي بين الضوء والجسيمات المشحونة في تأخير انتشار الضوء ، مع كون التأخير دالة لتردد الراديو وكتل الجسيمات المشحونة. تميل الفوتونات الأكثر نشاطا إلى تجاوز الإلكترونات الحرة مع تأثير ضئيل على سرعتها ، في حين أن فوتونات التردد المنخفض تتأخر بشكل كبير. وبالمثل ، تتفاعل الإلكترونات مع الضوء المار أكثر من البروتونات بسبب كتلتها الأقل بكثير وهذا يسبب تأخيرات أكبر في زمن انتشار الضوء. التأخير يتناسب عكسيا مع كتلة الجسيمات المشحونة. ومن ثم تهيمن الإلكترونات على مقدار التشتت التي تكون أخف بنحو 2000 مرة من البروتونات وغالبًا ما يتحدث علماء الفلك فقط عن محتوى الإلكترون الحر المسؤول عن التشتت.

والنتيجة النهائية هي أنه عندما يلاحظ علماء الفلك النجوم النابضة الراديوية ، فإن النبض يتأخر ، ويعتمد مقدار التأخير على تردد الراديو و DM & # 8211 انظر الشكل أعلاه.

كمية التشتت تقيس التلطيخ τDM عبر عرض نطاق محدود ب ميغاهيرتز بتردد مركزي ν GHz يتناسب مع DM ومقدمة من:

τDM = 8.3 B DM ν -3 μs

التأخير الزمني ر2 & # 8211 ر1 بين اثنين من ترددات المراقبة ν1 و ν2 هو:

لحساب قياس التشتت عن طريق قياس التأخير الزمني بين نطاقي تردد ، استخدم:

عدم اليقين في هذا DM إذن:

σ DM = ( σt2 2 + σt1 2 ) 1/2 / (4.15 مللي ثانية) [( ν1 / جيجاهرتز) -2 & # 8211 ( ν2 / جيجاهرتز] -2] -1

وعدم اليقين في وقت الوصول بسبب DM أخطاء ( σtDM3 ) بتردد مراقبة الخامس3 بناءً على وقتين وصول آخرين ر2 و ر1 لتحديد ال DM هو:

σtDM3 = [(σt2 2 + σt1 2 ) 1/2 / ( الخامس3 / جيجاهرتز) 2] [(ν1 / جيجاهرتز) -2 & # 8211 ( ν2 / جيجاهرتز] -2] -1

يجب إضافة هذا في التربيع إلى عدم اليقين في وقت الوصول للحصول على الخطأ الحقيقي.

يمكن استخدام مقاييس التشتت جنبًا إلى جنب مع نموذج لكثافة الإلكترون الحرة في Galaxy & # 8217s كمؤشر للمسافة. غالبًا ما يتم تحديد مقياس التشتت بوحدات غريبة نوع الكمبيوتر سم -3. هذا يجعل من السهل تحديد المسافة إلى نجم نابض معين. بمعرفة متوسط ​​كثافة الإلكترون nه في الإلكترونات سم -3 ، المسافة (د) إلى النجم النابض من مقياس التشتت DM.

النجم النابض الثنائي PSR J0437-4715 قد حددت مسافة اختلاف المنظر من توقيت النجم النابض لتكون 156 قطعة. تشتت 2.643 قطعة سم -3 يعني أن متوسط ​​كثافة الإلكترون بين الأرض والنجم النابض هو:

نه = DM / D = 2.643 / 156 = 0.017 إلكترون / سم 3

دراسة علم الفلك عبر الإنترنت في جامعة سوينبرن
جميع المواد محفوظة لشركة Swinburne University of Technology باستثناء ما تم تحديده.


النبضات الراديوية العملاقة من النجوم النابضة أكثر نشاطًا بمئات المرات مما كان يُعتقد سابقًا

اكتشف فريق بقيادة علماء من مجموعة RIKEN Cluster للأبحاث الرائدة ، باستخدام الملاحظات المنسقة للنجم النابض Crab في عدد من الترددات ، أن "النبضات الراديوية العملاقة" التي تنبعث منها تتضمن زيادة في انبعاثات الأشعة السينية بالإضافة إلى الراديو وانبعاثات الضوء المرئي التي تمت ملاحظتها سابقًا. تم نشر هذه النتيجة في علم، يشير ضمنيًا إلى أن هذه النبضات أكثر نشاطًا بمئات المرات مما كان يُعتقد سابقًا ويمكن أن توفر نظرة ثاقبة للظاهرة الغامضة المتمثلة في "الاندفاعات الراديوية السريعة (FRBs)". النبضات الراديوية العملاقة - وهي ظاهرة تنبعث فيها نبضات موجات راديوية قصيرة للغاية ومدتها ملي ثانية - وقد لوحظت بالاقتران مع عشرات النجوم النابضة في مجرتنا ، ولكن لا يُعرف سوى القليل عن الآلية التي تسببها. لقد تم اقتراح أنها قد تكون أيضًا أصل "الاندفاعات الراديوية السريعة" - الاندفاعات السريعة لموجات الراديو التي يُعتقد أنها تنشأ من الأحداث النشطة في الكون خارج المجرة. لاكتساب نظرة ثاقبة لهذه الظواهر ، قامت المجموعة التي تقودها RIKEN بعمل ملاحظات منسقة للنجم Crab pulsar ، أحد أشهر النجوم النابضة وأكثرها ملاحظة. انفجار هذا النجم في انفجار مستعر أعظم شهده المراقبون الصينيون واليابانيون في عام 1054 وأدى إلى تشكيل سديم السرطان الجميل الذي لا يزال من الممكن رؤيته حتى اليوم.

بدأت المجموعة في البحث لمعرفة ما إذا كانت هناك زيادة في انبعاثات الأشعة السينية المرتبطة بالنبضات الراديوية العملاقة. في الواقع ، على الرغم من الملاحظات العديدة لعدة عقود ، لم يتمكن الباحثون حتى الآن من إجراء أي اكتشافات لا لبس فيها. استندت عمليات الرصد إلى حملة دولية منسقة من عمليات الرصد الراديوية بالأشعة السينية الفضائية والأرضية المتزامنة ، مع الملاحظات الفضائية التي تم إجراؤها باستخدام NICER ، وهي أداة جديدة تم وضعها على متن محطة الفضاء الدولية ، وعمليات الرصد الراديوية التي أجريت باستخدام اثنين من المراصد في اليابان. على مدى ثلاث سنوات ، واصلت المجموعة حملتها ، ووجدت في النهاية إشارة واضحة "تجاوز خمسة سيغما" تشير إلى زيادة انبعاثات الأشعة السينية المرتبطة بالزيادة في الطول الموجي الراديوي.

كانت الانبعاثات المحسّنة المكتشفة في نطاق الأشعة السينية مماثلة لتلك التي تم الإبلاغ عنها سابقًا في النطاق المرئي ، ولكن لم يُلاحظ أي شيء مماثل من أي من النجوم النابضة الأخرى البالغ عددها 2800 نجم. وفقًا لـ Teruaki Enoto ، قائد مجموعة Extreme Natural Phenomena RIKEN Hakubi Research Ream ، "تشير قياساتنا إلى أن هذه النبضات العملاقة أكثر نشاطًا بمئات المرات مما كان يُعتقد سابقًا".

أثر مهم آخر لهذا الاكتشاف هو أنه يضع قيودًا مهمة على نماذج الظاهرة الغامضة المعروفة باسم "الاندفاعات الراديوية السريعة". يُعتقد أن هذه الظواهر - الانفجارات الراديوية الغامضة خارج المجرة لمدة ملي ثانية ، مرتبطة بالنجوم النابضة ، وربما الصغار مثل نجم السرطان النابض. "ومع ذلك ،" يقول إينوتو ، "العلاقة بين الاثنين لا تزال مثيرة للجدل ، وهذه النتائج ، إلى جانب الاكتشافات القادمة بشأن الاندفاعات الراديوية السريعة ، ستساعدنا على فهم العلاقة بين هذه الظواهر."

ويضيف قائلاً: "إن نتيجتنا ليس لها تأثير واسع على علم النجوم النابضة و FRB فحسب ، بل تمثل أيضًا إرثًا مناسبًا لتلسكوب كاشيما 34 مترًا ، والذي كان أداة قيمة لمجتمع علم الفلك الراديوي ولكن تضرر بشكل لا يمكن إصلاحه من قبل إعصار في عام 2019. "

ضمت المجموعة أيضًا علماء من جامعة طوكيو ، وجامعة هيروشيما ، وجامعة تشانغهوا الوطنية للتعليم ، و JAXA ، و NIST ، و NASA ، وعدد من المعاهد الأخرى من جميع أنحاء العالم.

تنصل: AAAS و EurekAlert! ليست مسؤولة عن دقة النشرات الإخبارية المرسلة إلى EurekAlert! من خلال المؤسسات المساهمة أو لاستخدام أي معلومات من خلال نظام EurekAlert.


ما هو النجم النابض؟ دليل كامل لدوران النجوم النيوترونية

كل ما تحتاج لمعرفته حول النجوم النابضة وكيف تم اكتشاف هذه النجوم النيوترونية الدوارة.

تم إغلاق هذا التنافس الآن

تاريخ النشر: 15 مايو 2020 الساعة 11:52 صباحًا

في أغسطس 1967 ، اكتشفت طالبة الدراسات العليا جوسلين بيل (الآن بيل بورنيل) أول نجم نابض ، أو "نجم راديو نابض" في مرصد مولارد لعلم الفلك الراديوي بالقرب من كامبريدج. جلب الاكتشاف مستشار أطروحتها أنتوني هيويش نصيبًا في جائزة نوبل في الفيزياء لعام 1974.

أسفرت دراسة هذه المنارات الغريبة - البقايا المنهارة من النجوم الضخمة التي تحولت إلى مستعر أعظم في نهاية حياتها - عن مفاجآت فلكية جديدة.

ما هو النجم النابض؟

أتخيل كرة بحجم جزيرة وايت. إنها تحتوي على ما يقرب من 1.5 ضعف كتلة الشمس ، وتزن ملعقة واحدة بسهولة خمسة مليارات طن.

تدور كرة المدفع الكونية فائقة الصغر حول محورها بسرعة 43000 مرة في الدقيقة - أسرع من خلاط مطبخك.

تقع على بعد 20000 سنة ضوئية ، تكتسح حزمها الموازية من موجات الراديو مجرة ​​درب التبانة.

في نوفمبر 2004 ، اكتشف عالم الفلك الراديوي الكندي جيسون هيسيلز الخفقان السريع لهذه المنارة السماوية. إن PSR J1748-2446ad ، كما تم تعميد الجسم ، لا يزال أسرع نجم نابض معروف بالمللي ثانية.

ماذا نعرف عن النجوم النابضة؟

حتى الآن ، عُرف حوالي 3000 نجم نابض. لكن اكتشاف أشياء جديدة ليس بالسهولة التي قد يوحي بها هذا الرقم.

إنها صغيرة وخافتة ، كما يوضح عالم الفلك النابض جويري فان ليوين من ASTRON ، المعهد الهولندي لعلم الفلك الراديوي. علاوة على ذلك ، يتم تلطيخ نبضاتهم بواسطة الإلكترونات في الفضاء بين النجوم.

لا يكفي التلسكوب الراديوي الكبير في حد ذاته للعثور على النجوم النابضة الجديدة ، ويحتاج علماء الفلك إلى القوة الغاشمة التي تحطم العدد من أجهزة الكمبيوتر للبحث في البيانات المجمعة عن الوميض الخفي.

عندما سُئل عن أهم تطور تكنولوجي مكّن من ثروة اكتشافات النجوم النابضة خلال نصف القرن الماضي ، أجاب فان ليوين بإجابة واحدة موجزة: "أجهزة الكمبيوتر".

ويوضح أنه إذا كانت تكنولوجيا الكمبيوتر للقرن الحادي والعشرين متاحة في أواخر الستينيات ، لكان من الممكن استخلاص كل المعارف الحالية تقريبًا في ذلك الوقت.

بعد كل شيء ، تدور أبحاث النجوم النابضة حول العثور على أكبر عدد ممكن من المنارات السماوية ، وتسجيل أوقات وصول نبضاتها الراديوية بدقة.

هذه هي الطريقة التي تمكن بها علماء الفلك الراديوي الأمريكيون جو تايلور وجويل وايزبرغ من اكتشاف موجات الجاذبية (وإن كان ذلك بشكل غير مباشر) في أواخر السبعينيات.

في عام 1974 ، اكتشف طالب الدراسات العليا في جامعة تايلور ، راسل هولس ، نجمًا نابضًا في نظام ثنائي ، وكشفت قياسات التوقيت الدقيقة على مدى السنوات اللاحقة أن مداره يتقلص ببطء.

كانت دوائره المدارية الآخذة في التناقص نتيجة نقل الطاقة بعيدًا عن طريق تموجات الزمكان التي تنبأت بها نظرية أينشتاين للنسبية العامة.

يعرف علماء الفلك الآن حوالي عشرة من النجوم النابضة التي تدور حول نجم نيوتروني آخر (والتي قد تكون أو لا تكون مرئية مثل النجوم النابضة نفسها). في عام 2014 ، وجدوا نظامًا ثلاثيًا.

ماذا يمكن أن نتعلم من النجوم النابضة؟

تتيح مختبرات الفيزياء الطبيعية إجراء اختبارات دقيقة للنسبية العامة. حتى الآن ، فإن التطابق بين النظرية والملاحظة "مثالي بشكل محبط" ، وفقًا لهيسيلز. ومع ذلك ، قد تكشف القياسات المستقبلية عن تناقضات طفيفة.

كان الاكتشاف الأول للنجم النابض الملي ثانية ، في عام 1982 من قبل علماء الفلك من بيركلي دون باكر وشرينيفاس كولكارني ، إنجازًا آخر غير متوقع.

بالدوران بسرعة مئات الثورات في الثانية ، يُعتقد أن النجم النابض بالمللي ثانية يتم تدويره إلى مثل هذه السرعات عن طريق تراكم المادة من نجم مصاحب.

ومع ذلك ، فإن العديد من النجوم النابضة ميلي ثانية واحدة. يقول هيسيلز: "لا يزال هذا لغزًا". "ربما تلاشى الصحابة."

لا تقدم دراسات النجوم النابضة معلومات عن النسبية العامة وتطور النجوم فحسب ، بل إن فحص الأجسام فائقة الكثافة والمغناطيسية بشدة يلقي الضوء أيضًا على فيزياء المادة المكثفة.

من يدري ، قد يحتوي الجزء الداخلي من النجم النابض على مادة كواركية ، حيث لا ترتبط الكواركات الفردية بجسيمات نووية - وهو أمر تمت ملاحظته فقط في مسرعات الجسيمات حتى الآن.

النجوم النابضة (والنجوم النيوترونية بشكل عام) هي أيضًا ذات أهمية كبيرة لعلماء الفيزياء الفلكية ذوي الطاقة العالية الذين يعملون على أشعة غاما الكونية (النجوم النابضة هي بواعث غزيرة) ، انفجارات أشعة غاما ، انفجارات الراديو السريعة وموجات الجاذبية منخفضة التردد للغاية.

لنفترض أن تموجًا في الزمكان ينتقل عبر الكون ، بالتناوب يضغط ويمتد الفضاء نفسه.

إذا كان الطول الموجي طويلًا بدرجة كافية - بحيث يحدث التمدد والضغط ببطء شديد - فمن الممكن اكتشاف التأثير في أوقات وصول النبضات للنجوم النابضة البعيدة.

السبب: إذا اتسعت المسافة بين الأرض والنجم النابض ، فستستغرق النبضات وقتًا أطول للوصول إلى تلسكوبنا الراديوي. وبالمثل ، إذا تقلص الفضاء ، فإن النبضات ستصل في وقت أبكر قليلاً مما كان متوقعًا.

والمثير للدهشة أنه من المتوقع وجود مثل هذه الموجات منخفضة التردد للغاية من أينشتاين. يجب أن تتولد عن طريق ثقوب سوداء ثنائية فائقة الكتلة في قلب المجرات البعيدة.

حتى الآن ، ومع ذلك ، فإن عمليات البحث عن "موجات النانو هيرتز" ، التي أجريت في أستراليا وأوروبا والولايات المتحدة ، كانت فارغة.

في عام 1967 ، كان أول نجم نابض اكتشفته جوسلين بيل بورنيل غامضًا للغاية لدرجة أن علماء الفلك اعتقدوا لفترة وجيزة أنهم ربما اكتشفوا إشارات راديو اصطناعية من حضارة خارج كوكب الأرض.

في العقود التي تلت ذلك ، تطور علم الفلك النجمي سريعًا من التحسس في الظلام إلى تخصص فرعي متطور للفيزياء الفلكية ، مما أسفر عن رؤى جديدة حول الكون عالي الطاقة والتي هي على الأقل مثيرة مثل مكالمة هاتفية من ET.

في المستقبل ، قد تكشف عمليات البحث الجديدة عن نجوم نابضة في مجرات أخرى ، وراء غيوم ماجلان ، كما يقول بيل بورنيل. "أو في الفضاء بين المجرات" ، كما تقول ، مشيرةً إليهم على أنهم "أجزاء مفقودة من أحجية الصور المقطوعة".

يتوقع Hessels اكتشاف آلاف النجوم النابضة الجديدة من ميلي ثانية بحلول ذلك الوقت. ويضيف: "قد تساعدنا النجوم النابضة خارج المجرة أيضًا في استكشاف الفضاء بين المجرات".

في هذه الأثناء ، يتطلع فان ليوين إلى معلم ثوري جديد: اكتشاف نجم نابض يبلغ مللي ثانية يدور حول ثقب أسود.

"آمل أن يكشف مثل هذا النظام المتطرف أخيرًا عن صدع في النسبية العامة ، يقود الطريق إلى نظرية الجاذبية الكمية التي طال انتظارها."

4 أسئلة لجوسلين بيل بورنيل

ما الذي دفعك إلى علم الفلك الراديوي؟

أردت أن أصبح عالمة فلك ، لكنني كنت دائمًا سيئًا في البقاء مستيقظًا في الليل ، لذلك استبعد ذلك علم الفلك البصري. لم يكن لدي أي فكرة عن المكان الذي سيأخذني إليه. في عام 1967 ، كان علم الفلك الراديوي مجالًا جديدًا ومثيرًا للغاية.

متى تم اكتشاف أول نجم نابض؟

بدأت الملاحظات باستخدام التلسكوب الراديوي الجديد في مولارد في أواخر يوليو 1967. بعد فوات الأوان ، كانت إشارة النجم النابض مرئية في البيانات التي تم التقاطها في أغسطس. ومع ذلك ، كانت لحظة الاكتشاف الفعلية ليلة 27/28 نوفمبر ، عندما وجدت "قطعة من القفا" الشهيرة أثناء دراسة عشرات الأمتار من تسجيلات الرسوم البيانية.

على مدى السنوات الخمسين الماضية ، ما هي النتيجة الأكثر أهمية؟

أفضل عدم اختيار شيء واحد - كان هناك الكثير. كشف اكتشاف النجم النابض في سديم السرطان ، في عام 1968 ، أن النجوم النابضة هي أجسام تدور بدلًا من أن تهتز - وكان ذلك أمرًا مهمًا للغاية. بالطبع ، النجوم النابضة الثنائية والنجوم النابضة ملي ثانية كانت اكتشافات خارقة أيضًا.

هل لديك نجم نابض مفضل؟

لا ، لست كذلك ، على الرغم من أن PSR B1919 + 21 ، التي وجدتها في عام 1967 ، من الواضح أنها مميزة جدًا. [تزين التسجيلات البيانية لهذا النجم النابض غلاف الألبوم الأول لفرقة الروك البريطانية جوي ديفيجن في عام 1979 متعة غير معروفة.]

جوفيرت شيلينغ صحفي في علم الفلك ومؤلف الكتابتموجات في الزمكان. ظهر هذا المقال في الأصل في عدد أغسطس 2017 منمجلة بي بي سي سكاي آت نايت.


نبضات من نجم نابض - علم الفلك

أدت الملاحظات الجديدة من Suzaku ، وهي وكالة يابانية مشتركة لاستكشاف الفضاء (JAXA) ومرصد ناسا للأشعة السينية ، إلى تحدي فهم العلماء التقليدي للأقزام البيضاء. اعتقد المراقبون أن الأقزام البيضاء هي جثث نجمية خاملة تبرد ببطء وتختفي ، لكن البيانات الجديدة تروي قصة مختلفة تمامًا.

يُصدر قزم أبيض واحد على الأقل ، يُعرف باسم AE Aquarii ، نبضات من الأشعة السينية عالية الطاقة (الصلبة) أثناء دورانه حول محوره. & # 8220 نرى سلوكًا مثل النجم النابض في سديم السرطان ، لكننا نراه في قزم أبيض ، & # 8221 يقول كوجي موكاي من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند. سديم السرطان هو البقايا المحطمة نجم ضخم أنهى حياته بانفجار مستعر أعظم. & # 8220 هذه هي المرة الأولى التي يُلاحظ فيها مثل هذا السلوك الشبيه بالنجوم النابض في قزم أبيض. & # 8221 Mukai مؤلف مشارك لورقة بحثية قدمت في مؤتمر سوزاكو للعلوم في سان دييغو ، كاليفورنيا ، في ديسمبر.

القزم الأبيض في نظام AE Aquarii هو النجم الأول من نوعه المعروف بإصداره نبضات شبيهة بالنجوم النابضة يتم تشغيلها من خلال دورانها وتسريع الجسيمات.

تمثل الأقزام البيضاء والنجوم النابضة فئات متميزة من الأجسام المدمجة التي تولد في أعقاب الموت النجمي. يتشكل قزم أبيض عندما ينفد الوقود النووي من نجم مماثل في كتلته لشمسنا. عندما تنتفخ الطبقات الخارجية في الفضاء ، يتقلص جوهر الجاذبية في كرة بحجم الأرض ، ولكن مع كتلة شمسنا تقريبًا. يبدأ القزم الأبيض في الاحتراق من الحرارة المتبقية للنجم. ولكن مع عدم وجود أي شيء يحافظ على التفاعلات النووية ، فإنه يبرد ببطء على مدى مليارات السنين ، ويتلاشى في النهاية ليقترب من الاختفاء باعتباره قزمًا أسود.

النجم النابض هو نوع من النجوم النيوترونية ، وهو نواة منهارة لنجم ضخم للغاية انفجر في مستعر أعظم. في حين أن للأقزام البيضاء كثافة عالية بشكل لا يصدق وفقًا للمعايير الأرضية ، فإن النجوم النيوترونية أكثر كثافة ، حيث تحشر ما يقرب من 1.3 كتلة شمسية في كرة بحجم المدينة. تُصدر النجوم النابضة نبضات الراديو والأشعة السينية في أشعة تشبه المنارة.

لم يكن فريق الاكتشاف ، بقيادة يوكيكاتسو تيرادا من جامعة سايتاما في اليابان ، يتوقع العثور على قزم أبيض يقلد نجمًا نابضًا. بدلاً من ذلك ، كان علماء الفلك يأملون في معرفة ما إذا كان بإمكان الأقزام البيضاء تسريع الجسيمات دون الذرية المشحونة إلى سرعة قريبة من الضوء ، مما يعني أنها قد تكون مسؤولة عن العديد من الأشعة الكونية التي تنطلق عبر مجرتنا وتضرب الأرض أحيانًا.

تدور بعض الأقزام البيضاء ، بما في ذلك AE Aquarii ، بسرعة كبيرة ولديها مجالات مغناطيسية أقوى بملايين المرات من مجالات الأرض. تمنحهم هذه الخصائص الطاقة لتوليد الأشعة الكونية.

فنان يصور مرصد سوزاكو للأشعة السينية في مدار الأرض.

لمعرفة ما إذا كان هذا يحدث ، استهدف تيرادا وزملاؤه AE Aquarii مع Suzaku في أكتوبر 2005 وأكتوبر 2006. القزم الأبيض يقيم في نظام ثنائي مع نجم مصاحب عادي. الغازات من النجم اللولبي باتجاه القزم الأبيض وتسخن ، مما يعطي وهجًا من الأشعة السينية منخفضة الطاقة (اللينة). لكن سوزاكو رصدت أيضًا نبضات حادة من الأشعة السينية القاسية. بعد تحليل البيانات ، أدرك الفريق أن نبضات الأشعة السينية الصلبة تتطابق مع فترة دوران القزم الأبيض مرة واحدة كل 33 ثانية.

نبضات الأشعة السينية الصلبة تشبه إلى حد بعيد نبضات النجم النابض في مركز سديم السرطان. In both objects, the pulses appear to be radiated like a lighthouse beam, and a rotating magnetic field is thought to be controlling the beam. Astronomers think that the extremely powerful magnetic fields are trapping charged particles and then flinging them outward at near-light speed. When the particles interact with the magnetic field, they radiate X-rays.

“AE Aquarii seems to be a white dwarf equivalent of a pulsar,” says Terada. “Since pulsars are known to be sources of cosmic rays, this means that white dwarfs should be quiet but numerous particle accelerators, contributing many of the low-energy cosmic rays in our galaxy.”

Launched in 2005, Suzaku is the fifth in a series of Japanese satellites devoted to studying celestial X-ray sources. Managed by JAXA, this mission is a collaborative effort between Japanese universities and institutions and Goddard.


Pulsars

Pulsars are quickly rotating neutron stars --- under something like 10 miles in size, rotating with periods less than about 1 second, made up of neutrons (plus some other stuff). A neutron star is apparently the product of a supernova explosion. It's the leftover core of the star that went supernova. The core collapsed and spun up (like an ice skater pulling her arms in).

What causes a pulsar to emit radio-frequent pulses?

This is not well understood, but its thought the process has to do with the large magnetic field at the surface of the neutron star. The radio pulses (and sometimes the pulses are observed in other parts of the spectrum, like visible light, for example), apparently arise near the polar cap of the magnetic field and are beamed out like a light house beacon. As the beacon sweeps across our position, we detect the "pulse."

Are pulsars radioactive?

If you mean in the sense of radioactive elements like Uranium --- no.

What are some major characteristics of a pulsar?

The time between pulses for a given pulsar might be about 1 second. Others have smaller times. The smallest approach about 1 millisecond. On the other hand, the actual pulses are smaller in length than the time between the pulses.

How long does each pulse usually last?

The time between pulses for a given pulsar might be about 1 second. Others have smaller times. The smallest approach about 1 millisecond. On the other hand, the actual pulses are smaller in length than the time between the pulses.

Does a pulsar ever die like a star?

It slows down, eventually, and the pulses die out as a result.

Are pulsars related to quasars?

نعم و لا. Neutron stars are very nearly dense enough to have become black holes, and a supermassive black hole is thought to lie at the center of, and be the energy source for, a quasar. It is also possible the structure, and rotation, of the magnetic field around a rotating black hole at the center of a quasar is similar to that around a pulsar --- and would therefore be responsible for some of the effects observed for quasars.

Are pulsars dangerous to us on earth?

No. They may be responsible for some of the cosmic rays we experience at Earth, but their effect on any one person is small.

When was the first pulsar discovered?

In 1967. It was discovered "by accident" during an radio astronomy observing program designed to look for "twinkling" radio sources.

I read something about a millisecond pulsar and I would like to know what it really is.

It's just a pulsar with a millisecond pulse period --- the time between pulses is about that short. There are quite a few known nowadays. They apparently reside in binary star systems, and the infall of material from the nearby star, on to the spinning neutron star, may have spun up the neutron star to give it its millisecond rotation period.


شاهد الفيديو: ما هو النجم النابض Pulsar (قد 2022).