انطباع الفنان عن حدث اندماج بين نجم نيوتروني وثقب أسود. (كارل نوكس / أوزجراف / جامعة سوينبرن) لأول مرة ، أكد العلماء بشكل لا لبس فيه تصادم a ثقب أسود و أ النجم النيوتروني : اللحظة المصيرية يجتمع جسمان متطرفان معًا في حدث شديد القوة ، ولا يزال من الممكن تمييز تموجاته عبر الكون بعد مليار سنة.
من المثير للدهشة أن هذا الاكتشاف الفلكي لم يتم إجراؤه الآن مرة واحدة ، بل مرتين ، كتعاون دولي لآلاف من تقارير العلماء.
في دراسة جديدة تأكيدًا لهذه الملاحظة الأولى في العالم ، قام الباحثون بتفصيل اكتشاف موجات الجاذبية ناتج عن اندماجين منفصلين ومتميزين بين نجمي نيوتروني وثقب أسود - سجل كل منهما من قبل علماء الفلك بفارق 10 أيام فقط في يناير 2020.
'إنها علامة فارقة رائعة في مجال علم فلك الموجات الثقالية الناشئ ،' يقول عالم الفيزياء الفلكية روري سميث من مركز التميز ARC ل موجة الجاذبية اكتشاف (OzGrav) في جامعة موناش.
'النجوم النيوترونية تندمج مع الثقوب السوداء من أكثر الظواهر تطرفًا في الكون. تفتح مراقبة هذه الاصطدامات طرقًا جديدة للتعرف على الفيزياء الأساسية ، وكذلك كيف تولد النجوم وتعيش وتموت.
انطباع الفنان عن موجات الجاذبية الناتجة عن ثنائي نجمي نيوتروني وثقب أسود. (مارك مايرز / أوزجراف / جامعة سوينبرن)
إن الاكتشاف المتزامن للحدثين - المسمى GW200105 و GW200115 - يتحدث عن السرعة التي يتطور بها مجال علم الموجات الثقالية.
في غضون نصف عقد فقط منذأول اكتشاف مؤكد لموجات الجاذبية، اكتشف الباحثون الآن هذه الموجاتمن عشرات الأحداث- في المجموع ، يصطدم حوالي 50 حالة فردية من الثقوب السوداء بالثقوب السوداء الأخرى ، أو تصادم النجوم النيوترونية مع النجوم النيوترونية الأخرى.
لكن قبل الآن ، لم يتم تأكيد التصادم 'المختلط' الذي يمثل اندماج نجم نيوتروني مع ثقب أسود - يسمى ثنائي NSBH - على الرغم من أن العلماء قد أكدوا ذلك.التقطت سابقا إشاراتكان من المحتمليوحي بحدوث تصادم بين النجمين النيوترونيين والثقب الأسود.
الآن ، ومع ذلك ، فإن الاكتشاف لا لبس فيه.
`` في كانون الثاني (يناير) 2020 ، لاحظت شبكة LIGO-Virgo للكشف عن إشارات موجات الجاذبية من مصدر إلهام ثنائي مضغوط يتوافق مع ثنائيات الثقب الأسود والنجم النيوتروني ، ' شرح في الدراسة الجديدة .
'تمثل هذه الملاحظات الموثوقة الأولى حتى الآن لثنائيات NSBH عبر أي وسيلة رصد.'
تم اكتشاف الحدث الأول ، GW200105 ، في 5 يناير 2020 ، حيث اصطدم ثقب أسود (بحوالي تسعة أضعاف كتلة الشمس ، أو 8.9 كتلة شمسية) بنجم نيوتروني كتلته 1.9 كتلة شمسية.
حدث هذا الاصطدام منذ حوالي 900 مليون سنة ، على الرغم من أننا اكتشفنا للتو موجات الجاذبية التي تنطلق من اندماج الجسمين.
GW200115 ، الذي تم اكتشافه في 15 كانون الثاني (يناير) 2020 ، هو أقدم من ذلك ، حيث يحدث عندما اندمج نظام ثنائي NSBH منذ حوالي مليار سنة في اندماج ثقب أسود كتلته 6 شمسي ونجم نيوتروني كتلته 1.5 شمسي.
لقد هزت هذه الاصطدامات الكون حتى صميمه واكتشفنا التموجات التي أرسلوها تندفع عبر الكون ، يقول عالمة الفيزياء الفلكية سوزان سكوت من الجامعة الوطنية الأسترالية (ANU).
كل تصادم ليس مجرد تجمع بين جسمين كثيفين وكثيفين. إنه يشبه حقًا Pac-Man ، حيث يبتلع ثقب أسود النجم النيوتروني المرافق له بالكامل.
تم توقع وجود هذه الأنظمة الثنائية منذ عقود ، ولكن لم يتم ملاحظتها من قبل. الآن ، بفضل اكتشاف موجات الجاذبية من تصادماتها ، نعلم أن هذه الأزواج موجودة بالفعل ، على الرغم من أن العديد من الأسئلة لا تزال قائمة.
'لقد رأينا الآن الأمثلة الأولى للثقوب السوداء التي تندمج مع النجوم النيوترونية ، لذلك نعلم أنها موجودة هناك' يقول عالمة فلك الموجات الثقالية مايا فيشباخ من جامعة نورث وسترن.
لكن لا يزال هناك الكثير مما لا نعرفه عن النجوم النيوترونية والثقوب السوداء - إلى أي مدى يمكن أن تصبح صغيرة أو كبيرة ، ومدى سرعتها في الدوران ، وكيف تقترن في شركاء اندماج. مع بيانات موجات الجاذبية المستقبلية ، سيكون لدينا الإحصائيات للإجابة على هذه الأسئلة ، وفي النهاية نتعلم كيف يتم صنع الأجسام الأكثر تطرفًا في عالمنا.
تم الإبلاغ عن النتائج في رسائل مجلة الفيزياء الفلكية .