ماذا يحدث داخل نجوم النيوترون ، أكثر الأشياء المعروفة للكون؟

عند الشراء من خلال روابط على مقالاتنا ، قد يكسب المستقبل وشركاء المشاركة في العمولة.

النجوم النيوترونية هي بعض من أغرب الأشياء الكونية ، وأعظم الألغاز تكمن في أعماق قلوبهم.

نجوم النيوترون هي النوى المتبقية من النجوم المتفجرة وأكثر المواد المعروفة في الكون. النجم النيوتروني النموذجي لديه كتلة عدة مرات كتلة الشمس، مضغوط في منطقة فقط عشرات كيلومترات عبر. في الطبقات الخارجية من نجوم النيوترون ، تكون الكثافة أكبر من كثافة الماس. في نوى النجوم النيوترونية ، يمكن لضغوط التكسير الضغط على النوى الذرية ، وربما حتى البروتونات و النيوترونات أنفسهم.

إن الثقل السطحي للنجوم النيوترونية مكثفة لدرجة أن أكبر “الجبال” يبلغ طولها بضعة ملليمترات فقط. وتلك الأسطح غريبة بالفعل ، تتكون من قشرة من النوى الذرية الثقيلة التي تم الضغط عليها في شبكة بلورية مع الإلكترونات حر في السباحة بينهم.

أعمق لأسفل ، الهائل جاذبية يسمح بوجود نظائر غريبة ونادرة في وفرة. عادة ، يمكنك فقط حشر الكثير من النيوترونات في نواة قبل أن تنهار فقط ، بسبب الآثار البغيضة لـ قوة نووية قوية مقاومة التماسك. لكن خطورة النجم النيوتروني تبقي كل شيء ملزمًا معًا. وصولاً إلى عمق كيلومتر تقريبًا ، يمكن للنواة الذرية أن تحمل مئات النيوترونات في وقت واحد.

ولكن حتى هذا لديه حد. على بعد ما يزيد قليلاً عن نصف ميل (1 كم) في العمق ، حتى تلك النوى ذات الحجم المستحيل. هذا هو “خط التنقيط” ، حيث يبدأ النيوترونات في التسرب من النوى. عادة ، أي نيوترونات حرة تتحلل في حوالي 15 دقيقة. لكن الحدود المكثفة لداخل النجم النيوتروني تبقي النيوترونات مستقرة وتدفق حرة.

بعد حوالي ميل واحد فقط (2 كيلومترات) في عمق النجم النيوتروني ، ربما تأخذ المادة أغرب أشكالها حتى الآن: “المعكرونة النووية”. في هذه المنطقة ، حيث تنتقل القشرة إلى القوى الأساسية ، تتنافس القوى الحيوية – الجاذبية ، والقوة النووية القوية والازدحام الكهربائي – على الهيمنة. هذا يؤدي إلى نوى غريبة متكاملة بأشكال مبالغ فيها ، والمعروفة باسم gnocchi.

أسفل ذلك ، تضغط الكتل الفردية معًا في أنابيب طويلة (من الناحية نسبيًا ؛ كل شيء هنا لا يزال مجهريًا) ، والمعروفة باسم السباغيتي. بعد ذلك ، تدمج السباغيتي معًا لتشكيل اللازانيا ، والتي تندمج بعد ذلك في كتلة موحدة واحدة. لكن هذه الكتلة لها عيوب وثقوب في ذلك – “antispaghetti” و “antignocchi”.

أخيرًا ، يبلغ سمك منطقة المعكرونة النووية حوالي 330 قدمًا فقط (100 متر) ، لكنها تزن أكثر من 3000 أرض. هذا كثير من المعكرونة.

أدناه ، على عمق حوالي ميل ، تنهار النوى ببساطة ، لأنها غير قادرة على الحفاظ على هياكلها في البيئة الساحقة. هنا ، النيوترونات والبروتونات وبعض الإلكترونات تتجول بحرية. وما يحدث حقًا في المنطقة الأساسية لنجم النيوترون هو مسألة الكثير من النقاش ، لأن الفيزياء هنا تتجاوز بكثير فهمنا الحالي.

نشك بشدة في أن المنطقة الخارجية للنواة هي فائقة فائقة ، حيث تكون النيوترونات حرة في التحرك مع اللزوجة الصفرية والاحتكاك الصفري. البروتونات المتبقية في هذا العمق هي الآن موصل فائق ، مع عدم وجود مقاومة كهربائية. في هذه الأعماق ، تكون الكثافة مماثلة للنواة الذرية ، حيث تم الضغط على البروتونات والنيوترونات معًا بإحكام قدر الإمكان. هذه المنطقة من نجم النيوترون ، لجميع النوايا والأغراض ، نواة ذرية مجهرية واحدة ، لا تترتب على ذلك من خلال القوة النووية القوية ولكن بالقوة الجاذبية المطلقة.

يقوم النيوترون في هذه المنطقة بجزء كبير من العمل في دعم النجم ضد المزيد من الانهيار الجاذبية. تتمثل إحدى الطرق في “ضغط الانحطاط”-يتم ضغطها بإحكام معاً لدرجة أنها تنفجر بسرعات لا تصدق قريبة من الإضاءة ، مما يخلق ضغطًا. إلى جانب ذلك ، فإن القوة النووية القوية مثيرة للاشمئزاز بين النيوترونات ، والتي تمنعهم من الضغط معًا أكثر.

في أعمق المناطق من القلب ، ومع ذلك ، ليس لدينا ببساطة فكرة. الكثافة في قلب الأعمق أعلى من النواة الذرية. ليس لدينا أمل في تكرار أو إعادة إنشاء تلك الظروف في المختبر ، لذلك لدينا نماذج رياضية ضبابية فقط لإرشادنا. في بعض النماذج ، تحافظ النيوترونات على حالتها الفائقة.

القصص ذات الصلة:

– يمكن للمعكرونة “المعكرونة” المطبوخة من قبل النجوم الميتة كشف أسرار الحياة الآخرة النجمية

– كيف يمكن أن يفتح نجوم النيوترون “لعبها بارد” فيزياء غريبة

– يمكن أن تكون نجوم النيوتون الكشف المظلم في نهاية المطاف

في نماذج أخرى ، قد تنشأ أشكال مختلفة من المادة – مثل Hyperons و Deltas و Boson المكثفات -. هذا ممكن لأن النيوترونات والبروتونات مصنوعة من جزيئات أصغر ، تسمى الكواركات. في هذه الظروف ، قد ترتب الكواركات وتجمعها بشكل مختلف في المواقف التي ستكون غير مستقرة على الفور في أي بيئة أخرى. لكن هنا ، قد تكون بخير تمامًا.

في نماذج أخرى ، تنهار جميع البروتونات والنيوترونات – وحتى أبناء عمومتهم الأكثر غرابة – تمامًا ، وتشكيل حساء من الكواركات غلون، حاملات القوة النووية القوية.

ولكن كل هذا هو تكهنات خالصة. يقع أقرب نجم نيوترون على بعد مئات السنوات الضوئية ، وحتى لو تمكنا من فتحه ، فإن الظروف الخاصة التي تخلق هذه الأنواع من الظروف الغريبة ستنهار. لذلك ، في الوقت الحالي ، فإن الطريقة الوحيدة لتشكيل النجوم النيوترونية هي الرياضيات وجرعة ثقيلة من التخمين.