يمكن أن يكون هذا أمرًا صعبًا بالنسبة لك لا داعي للقلق بشأن هذا الأمر. تنتج عمليات المحاكاة الحاسوبية المتقدمة ثلاثية الأبعاد للضوء المنبعث من اندماج نجمين نيوترونيين تسلسلًا مشابهًا للتوقيعات الطيفية لتلك التي لوحظت في الكيلونوفا.
اندماج نجمين نيوترونيين. توفر التطورات الحديثة في عمليات المحاكاة الحاسوبية ثلاثية الأبعاد فهمًا أعمق للضوء المنبعث من اندماج النجوم النيوترونية. تعتبر عمليات المحاكاة هذه ضرورية لفهم أصول العناصر الأثقل من الحديد. المصدر: DanaBerrySkyWorksDigital,Inc.
وقال عالم GSI/FAIR Luke J. Shingles، المؤلف الرئيسي للورقة البحثية المنشورة في The Astrophysical Journal Letters: "يُظهر الاتفاق غير المسبوق بين عمليات المحاكاة لدينا وملاحظات كيلونوفا AT2017gfo أن لدينا فكرة تقريبية عما حدث أثناء الانفجار وبعده". "تشير الملاحظات الحديثة التي تجمع بين موجات الجاذبية والضوء المرئي إلى أن اندماج النجوم النيوترونية هو الموقع الرئيسي لإنتاج هذا العنصر."
الآليات الكامنة وراء محاكاة النقل الإشعاعي
إن التفاعل بين الإلكترونات والأيونات والفوتونات في المادة المقذوفة عند اندماج النجوم النيوترونية يحدد الضوء الذي نراه من خلال التلسكوبات. يمكن نمذجة كل من هاتين العمليتين والضوء المنبعث باستخدام المحاكاة الحاسوبية للانتقال الإشعاعي. أنتج الباحثون مؤخرًا لأول مرة محاكاة ثلاثية الأبعاد يمكنها تتبع الطاقة المترسبة بشكل متسق من خلال اندماج النجوم النيوترونية، والتقاط النيوترونات، والتحلل الإشعاعي، والنقل الإشعاعي لعشرات الملايين من التحولات الذرية في العناصر الثقيلة.
يعمل مركز الزلزال كنموذج ثلاثي الأبعاد، ويمكن التنبؤ بأشعة الضوء المرصودة في أي اتجاه رؤية. عندما يكون اتجاه المراقبة متعامدًا تقريبًا مع المستوى المداري لنجمين نيوترونيين (مثل كيلونوفا AT2017gfo الموضح من خلال الأدلة الرصدية)، فإن تسلسل التوزيع الطيفي الذي تنبأ به النموذج يشبه إلى حد كبير AT2017gfo المرصود. وقال شنجلز: "البحث في هذا المجال سيساعدنا على فهم أصول العناصر الأثقل من الحديد، مثل البلاتين والذهب، والتي تم إنتاجها في المقام الأول عن طريق عمليات الالتقاط النيوتروني السريع في اندماج النجوم النيوترونية".
تم إنشاء حوالي نصف العناصر الأثقل من الحديد في بيئات ذات درجات حرارة شديدة وكثافة نيوترونية، مثلما يحدث عندما يندمج نجمان نيوترونيان مع بعضهما البعض. عندما يقوم النجمان النيوترونيان في النهاية بتقدم بعضهما البعض ويتكثفان معًا، يؤدي الانفجار الناتج إلى قذف المواد، والتي، في ظل الظروف المناسبة، تنتج نوى ثقيلة غير مستقرة غنية بالنيوترونات من خلال سلسلة من التقاط النيوترونات واضمحلال بيتا. تتحلل هذه النوى إلى حالة مستقرة، مما يؤدي إلى إطلاق الطاقة التي تغذي انفجار "كيلونوفا" العابر، وهو انبعاث ضوء ساطع يتلاشى بسرعة خلال أسبوع تقريبًا.
تجمع عمليات المحاكاة ثلاثية الأبعاد بين العديد من مجالات الفيزياء، بما في ذلك سلوك المادة عند الكثافات العالية، وخصائص النوى الثقيلة غير المستقرة، والتفاعلات بين الذرة والضوء للعناصر الثقيلة. ولا تزال هناك تحديات أخرى، مثل حساب معدل التغير في التوزيع الطيفي، وتوصيف المواد المقذوفة في مرحلة متأخرة.
سيؤدي التقدم المستقبلي في هذا المجال إلى تحسين الدقة التي نتوقع بها وفهم السمات الطيفية وسيزيد من تعميق فهمنا لظروف تخليق العناصر الثقيلة. أحد العناصر الأساسية لهذه النماذج هو البيانات التجريبية الذرية والنووية عالية الجودة، والتي ستوفرها منشأة FAIR.