الملخص:
في الآونة الأخيرة، وبالاعتماد على حساسية الكشف العالية جدًا لـ China Sky Eye FAST، حقق فريق مسح النجوم النابضة المسطحة المجرية FAST بقيادة الباحث هان جين لين من المرصد الفلكي الوطني اكتشافًا مهمًا والتقط نظام نجم نيوتروني مزدوج PSRJ1856-0039 في مدار ضيق. هذا النظام عبارة عن نظام نجمي نيوتروني ثنائي ذو فترة مدارية قصيرة للغاية وأخف كتلة إجمالية معروفة حاليًا. لقد أثبتت نتائج المراقبة المتعددة بدقة النظرية النسبية العامة، مما يوفر هدفًا رئيسيًا جديدًا لاستكشاف الفيزياء الفلكية المتطرفة، وطبيعة الجاذبية، وأصل العناصر في الكون. تم نشر نتائج الأبحاث ذات الصلة في Physical Review Letters (PRL) في 15 سبتمبر 2026، وتم اختيارها من قبل محرر المجلة كنتيجة توصية رئيسية.
النجوم النيوترونية عبارة عن بقايا أجسام سماوية شديدة الكثافة تشكلت بعد موت وانهيار النجوم الضخمة. إنها تعمل بقواعد دقيقة ومستقرة وتُعرف باسم "الساعة الدقيقة للكون". يتكون نظام النجوم النيوترونية الثنائية من نجمين نيوترونيين يدوران حول بعضهما البعض. إنه نظام جرم سماوي خاص نادر للغاية في الكون. وتم اكتشاف 30 حالة فقط من قبل البشر حتى الآن. تم تشكيل هذا النوع من النظام السماوي بعد انفجارين سوبرنوفا وسوف يندمج ويتطور من خلال إشعاع موجة الجاذبية في المستقبل. وهو مصدر مهم لولادة العناصر الثقيلة مثل الذهب والبلاتين في الكون. وهو أيضًا مختبر طبيعي مثالي لدراسة حالات المادة عالية الكثافة للغاية، واختبار النسبية العامة، وتحليل آلية انفجارات المستعرات الأعظم. من بينها، النجوم النيوترونية المزدوجة قصيرة الدورة لها تأثيرات نسبية أقوى وأوقات اندماج أقصر، ولها قيمة بحثية علمية متميزة بشكل خاص. لقد كانت دائمًا الهدف العلمي الأساسي لمسوحات النجوم النابضة بواسطة التلسكوبات الراديوية الدولية واسعة النطاق.
باعتباره التلسكوب الراديوي ذو الفتحة الواحدة الأكثر حساسية في العالم، فإن FAST مجهز بجهاز استقبال تبريد عالي الأداء على نطاق L مكون من 19 شعاعًا، كما يتمتع بقدرات قوية للغاية في الكشف عن النجوم النابضة. في هذه الدراسة، اعتمد الفريق على وضع مراقبة لقطة تم تطويره ذاتيًا لإجراء بحث منهجي واسع النطاق عن النجوم النابضة المستوية المجرية، وقد نجح حتى الآن في اكتشاف حوالي 900 نجم نابض جديد. ومن خلال المتابعة المستمرة للأرصاد الدقيقة، حدد الفريق العديد من حالات الأنظمة السماوية الخاصة، وكان PSRJ1856-0039 أحد الاكتشافات الرائدة.
تظهر بيانات الرصد أن الفترة المدارية لهذا النظام النجمي النيوتروني الثنائي تبلغ 2.36 ساعة فقط، ليحتل المرتبة الثانية بين أنظمة النجوم النيوترونية الثنائية المعروفة. وتعني الفترة المدارية القصيرة للغاية أن المسافة بين النجمين النيوترونيين صغيرة للغاية وأن مدارات النجوم الثنائية التي تدور حول بعضها البعض كثيفة للغاية. وهو أحد أنظمة النجوم النيوترونية الثنائية التي تتمتع بأهم التأثيرات النسبية المعروفة حاليًا. وفي الوقت نفسه، قام هذا النظام بتحديث الحد الأدنى لكتلة النجوم النيوترونية المزدوجة المعروفة للبشرية. تبلغ الكتلة الإجمالية 2.488 مرة كتلة الشمس فقط، مما يجعلها أخف مجموعة من النجوم النيوترونية المزدوجة تم اكتشافها على الإطلاق. ومن بينها، تبلغ كتلة النجم النابض المرئي حوالي 1.30 مرة كتلة الشمس، وكتلة النجم النيوتروني المرافق حوالي 1.19 مرة كتلة الشمس. يُصنف هذا النجم المرافق من بين أخف النجوم النيوترونية المعروفة في العالم، ويقترب من الحد الأدنى للكتلة النظرية للنجوم النيوترونية، مما يوفر قيودًا قوية للتحليل الدقيق للآلية الفيزيائية لانفجارات المستعرات الأعظم.
بفضل المدار الكثيف للغاية، يتمتع النظام ببيئة جاذبية قوية للغاية، وقد نجح فريق البحث في ملاحظة عدد من التأثيرات النسبية الواضحة. لقد اكتشفوا بدقة مبادرة الحضيض للمدار الإهليلجي، والتحول الأحمر لتردد الفوتون الناجم عن مجال الجاذبية القوي، وتأثير تمدد الوقت الناجم عن الحركة عالية السرعة، بالإضافة إلى فقدان طاقة النظام بسبب الإشعاع المستمر لموجات الجاذبية والانحلال البطيء للفترة المدارية. تظهر حسابات البيانات أن نسبة قيمة التوهين للفترة المدارية المقاسة هذه المرة إلى القيمة التي تنبأت بها النسبية العامة هي 1.009±0.014، مما يؤكد صحة النسبية العامة.
وفقًا للاستنتاج النموذجي للفريق، سيندمج النظام خلال حوالي 82 مليون سنة، وسيشكل في النهاية نجمًا نيوترونيًا أكثر ضخامة مع احتمالية عالية. ويلعب هذا المسار التطوري الخاص دورًا مهمًا في حل مشكلة معادلة الحالة داخل النجم النيوتروني واستكشاف أصل العناصر الثقيلة مثل الذهب والبلاتين في الكون.
يتمتع النظام أيضًا بالقدرة على تحقيق إنجازات علمية لاحقة. إن ميله المداري الصغير للغاية والفترة المدارية القصيرة للغاية يخلقان ظروفًا ممتازة لاكتشاف تأثير سحب الإطار المرجعي الناتج عندما يدور النجم النابض. حاليًا، هناك مثال واحد أو مثالان فقط لأنظمة النجوم النيوترونية الثنائية لديها القدرة على اكتشاف هذا التأثير. يرتبط تأثير سحب الإطار المرجعي ارتباطًا مباشرًا بالقصور الذاتي الدوراني للنجم النيوتروني. وبعد ذلك، وبالاعتماد على عمليات الرصد المستمرة عالية الدقة التي يقوم بها FAST، من المتوقع أن يقيس بدقة القصور الذاتي الدوراني للنجم النيوتروني. إلى جانب بيانات كتلة النجوم النيوترونية المقاسة بدقة، يمكن للمراقبة والبحث على المدى الطويل أن يوفر قيودًا رئيسية للقضايا العلمية المتطورة مثل الكشف عن الحالة المادية الداخلية للنجوم النيوترونية واستكشاف الخصائص الأساسية لجاذبية الزمكان.
يتم دعم هذا البحث من خلال مشاريع البحث والتطوير الرئيسية لوزارة العلوم والتكنولوجيا ومشاريع إضفاء الطابع المؤسسي للأكاديمية الصينية للعلوم. لمعرفة المزيد حول مشروع "FAST Galactic Plane Pulsar Survey" والبيانات ذات الصلة، يرجى زيارة الموقع الإلكتروني للمشروع: http://zmtt.bao.ac.cn/GPPS/.
التعليقات