النجوم النيوترونية: مفتاح الذهب والبلاتين في الكون!

النجوم النيوترونية: مفتاح الذهب والبلاتين في الكون!

وفي 3 يونيو 2025، أعرب تيم ديتريش، أستاذ الفيزياء الفلكية النظرية بجامعة بوتسدام، عن رغبته في زيارة النجوم النيوترونية بمركبة فضائية. تتشكل هذه الأجسام الكثيفة للغاية والمدمجة في انفجارات المستعرات الأعظم للنجوم الضخمة وتتألق لفترة وجيزة مثل المجرة بأكملها. كثافتها مذهلة: ملعقة صغيرة من مادة نجم نيوتروني يمكن أن يصل وزنها إلى مليار طن. وتقع غالبية هذه الأجرام السماوية الرائعة في أنظمة نجمية ثنائية. إنهم يفقدون الطاقة حتى يتصادموا أخيرًا، ويطلقون كميات لا تصدق من الطاقة. حدث أول تصادم ملحوظ بين النجوم النيوترونية في 17 أغسطس 2017، عندما تم اكتشاف كل من موجات الجاذبية والإشارات الضوئية، مما يمثل علامة فارقة في علم الفلك الحديث. كان هذا هو الحدث GW170817، الذي وقع خارج مجرتنا درب التبانة واكتشف الإشارة الضوئية من اصطدام نجم نيوتروني في المجرة NGC 4993.

خلال مثل هذه الاصطدامات، يتم إنشاء عناصر جديدة - بما في ذلك العناصر الثقيلة مثل الذهب والبلاتين. هذه العمليات معقدة ورائعة. أنها تستهدف إنتاج أشعة جاما مثل تلك التي لوحظت أثناء الاصطدام. وفي اصطدام عام 2017، اكتشفت أجهزة الكشف الفلكية، مثل كاشفات LIGO في هانفورد، واشنطن، وليفينغستون، لويزيانا، كمية كبيرة من موجات الجاذبية. تم تسجيل هذه على مدى فترة حوالي 100 ثانية. وتم استكمال القياس بواسطة كاشف العذراء، مما جعل تحديد موقع الإشارة أكثر دقة. وبعد 1.7 ثانية فقط، اكتشفت الأقمار الصناعية لمراقبة انفجارات أشعة جاما (GBM) الموجودة على متن القمر الصناعي فيرمي انفجار أشعة جاما المصاحب.

الاكتشافات والنظريات المحيطة بتصادمات النجوم النيوترونية

يمثل اكتشاف GW170817 بداية علم الفلك متعدد الرسل. تجمع هذه الطريقة الجديدة بين إشارات مختلفة لفهم الكون بشكل أفضل. قدم القياس المتزامن لموجات الجاذبية والإشارات الضوئية دليلاً مهمًا على نظرية النسبية لأينشتاين. احتمال حدوث مصادفة موجات الجاذبية وأشعة جاما هو 1 في 200 مليون. يؤكد هذا الحدث النظرية القائلة بأن اندماج النجوم النيوترونية هو المصدر الرئيسي للعناصر الأثقل، وخاصة عناصر عملية r.

ومع ذلك، فإن اكتشاف موجات الجاذبية هو مجرد غيض من فيض. تظهر الأبحاث التي أجراها معهد ماكس بلانك لفيزياء الجاذبية أن الآليات الكامنة وراء توليد المجالات المغناطيسية في النجوم النيوترونية المندمجة يمكن تفسيرها من خلال المحاكاة الحاسوبية. وتكشف عمليات المحاكاة هذه أن النجوم النيوترونية، التي يبلغ قطرها حوالي 20 كيلومترًا فقط، قادرة على توليد مجالات مغناطيسية قوية. تُظهر هذه العمليات الهيدروديناميكية المغناطيسية أن آليتين تساهمان في تقوية المجال المغناطيسي: عدم استقرار كلفن-هيلمهولتز وعدم الاستقرار الدوراني المغناطيسي، اللذان يعملان مثل الدينامو.

بعد حوالي 60 مللي ثانية من الاندماج، يتم قذف طائرة عبر قطبي النجم المغناطيسي الناتج، وهو المسؤول عن إنتاج إشعاع كيلونوفا. تظهر هذه الظواهر المثيرة للإعجاب أن تصادمات النجوم النيوترونية لا تنتج موجات جاذبية وإشارات ضوئية مذهلة فحسب، بل تنتج أيضًا مجموعة متنوعة من العناصر والمجالات المغناطيسية - وكلها جوانب لا تزال تبهر الفيزياء الفلكية وتوفر مجالًا جديدًا للاكتشاف.

بالنسبة للمستقبل، تظل فكرة السفر بمركبة فضائية لمثل هذه الأحداث في المجرات الأخرى أكثر من مجرد حلم. يعتمد مفهوم محرك الالتواء، والذي يمكن نظريًا أن يتيح سرعات أكبر من سرعة الضوء، على الصيغ الفيزيائية للنسبية العامة. ولكن إلى أن نتمكن من القيام بمثل هذه الرحلات، يظل الاصطدام بين النجوم النيوترونية موضوعًا رائعًا ومعقدًا لعلم الفلك.