سيبدأ التلسكوب الموجود في المحطة الفضائية والذي سيحسن معرفتنا بالنجوم النيوترونية في العمل

 مستكشف التركيب الداخلي للنجم النيوتروني أو اختصارًا NICER هو اسم تلسكوب في مجال الأشعة السينية تم إطلاقه في أوائل يونيو على متن مركبة الإطلاق Falcon 9 التابعة لشركة SpaceX ويتم تثبيته حاليًا على محطة الفضاء الدولية، بحلول منتصف يوليو يجب أن تبدأ عملها العلمي - لدراسة الأجسام الفيزيائية الفلكية الغريبة المعروفة باسم النجوم النيوترونية واختبار ما إذا كان يمكن استخدامها كمنارات ملاحية في الفضاء السحيق للأجيال القادمة من المركبات الفضائية

المؤلف: البروفيسور وين هو جامعة ساوثهامبتون
ترجمة: آفي بيليزوفسكي

مستكشف التركيب الداخلي للنجم النيوتروني أو اختصارًا NICER هو اسم تلسكوب في مجال الأشعة السينية تم إطلاقه في أوائل يونيو على متن مركبة الإطلاق Falcon 9 التابعة لشركة SpaceX ويتم تثبيته حاليًا على محطة الفضاء الدولية، بحلول منتصف يوليو يجب أن تبدأ عملها العلمي - لدراسة الأجسام الفيزيائية الفلكية الغريبة المعروفة باسم النجوم النيوترونية واختبار ما إذا كان يمكن استخدامها كمنارات ملاحية في الفضاء السحيق للأجيال القادمة من المركبات الفضائية.

ما هي النجوم النيوترونية؟ عندما تستنفد النجوم التي تبلغ كتلتها ثمانية أضعاف كتلة شمسنا على الأقل كل وقودها الهيدروجيني، من خلال تفاعلات الاندماج النووي الحراري، يؤدي ضغط الجاذبية إلى انهيارها. يحدث انفجار مستعر أعظم، مما يتسبب في قذف معظم مواد النجم إلى الفضاء. وما تبقى سيصبح نجمًا نيوترونيًا أو حتى ثقبًا أسود.

أدرس النجوم النيوترونية بسبب التنوع الغني للظواهر الفيزيائية الفلكية ومجالات الفيزياء العديدة التي ترتبط بها. ما يجعل النجوم النيوترونية أكثر إثارة للاهتمام هو أن كتلة هذا النجم تبلغ 1.5 مرة كتلة الشمس ولكن قطره يبلغ 25 كيلومترًا فقط، أي حجم مدينة. عند ضغط هذه الكتلة الكبيرة إلى هذا الحجم الصغير، يصبح الجسم أكثر كثافة من نواة الذرة. لذلك، على سبيل المثال، في حين أن نواة ذرة الهيليوم تحتوي فقط على نيوترونين وبروتوناتين، فإن النجم النيوتروني هو في الواقع نواة واحدة تتكون من 10 أس 57 نيوترونًا و10 أس 56 بروتونًا.

يمكننا استخدام النجوم النيوترونية لدراسة خصائص الفيزياء النووية التي لا يمكن دراستها في المختبرات على الأرض. على سبيل المثال، تتنبأ بعض النظريات الحالية بأن جسيمات المادة الغريبة، مثل الهيبونات والكواركات المتحللة، يمكن أن تظهر في الكثافات العالية الموجودة في النجوم النيوترونية. تظهر النظريات أيضًا أنه عند درجات حرارة تصل إلى مليار درجة مئوية، تصبح البروتونات الموجودة في النجم النيوتروني موصلات فائقة، والنيوترونات، التي تفتقر إلى الشحنة الكهربائية، تصبح سوائل فائقة.

كما أن المجالات المغناطيسية للنجوم النيوترونية شديدة للغاية، وربما هي الأقوى في الكون، وأقوى بعدة مليارات المرات من أي شيء تم إنشاؤه في المختبرات. في حين أن الجاذبية على سطح النجم النيوتروني قد لا تكون بنفس قوة الجاذبية الموجودة بالقرب من الثقب الأسود، إلا أن النجوم النيوترونية لا تزال تخلق تشوهات كبيرة في الزمكان ويمكن أن تكون مصادر لموجات الجاذبية، التي تم نظريتها في أبحاث النجوم النيوترونية في السبعينيات. تم تأكيد ذلك في السنوات الأخيرة من خلال تجارب مشروع LIGO.

تتمثل مهمة NICER الأساسية في قياس كتلة ونصف قطر النجوم النيوترونية الفردية بدقة - وعلى الرغم من أن التلسكوب سيدرس أيضًا أنواعًا أخرى من الأجسام الفلكية، فإن أولئك منا الذين يدرسون النجوم النيوترونية يأملون أن يزودنا NICER برؤى فريدة حول هذه الأجسام الرائعة و الفيزياء الخاصة بهم. سيقيس NICER كيف يتغير سطوع النجم النيوتروني مع طاقته، وكيف يتغير مع دوران النجم ويكشف عن أجزاء مختلفة من سطحه. وستتم مقارنة هذه الملاحظات بالنماذج النظرية المعتمدة على خصائص النجم، مثل الكتلة ونصف القطر. ستوفر التحديدات الدقيقة للكتلة ونصف القطر اختبارًا أساسيًا للنظرية النووية.

هناك جانب آخر للنجوم النيوترونية قد يكون مهمًا لرواد الفضاء في المستقبل وهو دورانها، والذي سيتم اختباره أيضًا بواسطة NICER. تبعث النجوم النيوترونية الدوارة، المعروفة باسم النجوم النابضة، إشعاعات مثل المنارة ويبدو أنها تدور بمعدل 716 مرة في الثانية. معدل الدوران هذا في بعض النجوم النيوترونية أكثر استقرارًا من أفضل ساعة ذرية لدينا على الأرض. في الواقع، هذه الخاصية التي تتميز بها النجوم النيوترونية هي التي أدت إلى اكتشاف الكواكب الأولى خارج نظامنا الشمسي في عام 1992 - ثلاثة كواكب بحجم الأرض تدور حول نجم نيوتروني.

ستختبر مهمة NICER، باستخدام جزء من التلسكوب يسمى SEXTANT، ما إذا كان يمكن استخدام الانتظام والاستقرار الملحوظين لدوران النجم النيوتروني كنظام منارات ملاحية في الفضاء السحيق. يمكن أن تكون النجوم النيوترونية بمثابة أقمار صناعية طبيعية تساهم في نظام تحديد المواقع المجري ويمكن الاعتماد عليها للتنقل في المركبات الفضائية المأهولة وغير المأهولة (خارج النظام الشمسي).

وسيعمل التلسكوب NICER لمدة 18 شهرًا، ولكن من المأمول أن تستمر ناسا في تمويل تشغيله حتى بعد ذلك، خاصة إذا تمكن من تحقيق الأهداف العلمية الطموحة التي حددتها. آمل أيضًا أن يقوم NICER بدمج وتعزيز القدرات التي لا تقدر بثمن للمركبات الفضائية السابقة للأشعة السينية - RXTE وChandra وXMM-Newton - المستخدمة للكشف عن أسرار النجوم النيوترونية وخصائص الفيزياء الأساسية. تم اكتشاف أول نجم نيوتروني، وهو النجم النابض، في عام 1967 على يد جوسلين بيل بيرنال. وسيكون من المناسب تحقيق اختراقات بشأن النجوم النيوترونية في الذكرى السنوية لاكتشافها.

إلى المقال الأصلي، تحت رخصة المشاع الإبداعي