منارة بحجم مدينة

الأصل: "The Radius of the Neutron Star PSR J0614-3329 from NICER Data"
arXiv:2609.00965v1 · 2026-09-01 · CC BY 4.0 · 2 دقيقة
نباض دوّار يكشف عن حجمه عبر ومضات، تماماً كما تكشف المنارة عن صخرة عبر ضوئها.

النباض PSR J0614-3329 يدور 318 دورة في الثانية. نقطة على خط استوائه تتحرك بسرعة تعادل 10% من سرعة الضوء تقريباً. من الخارج، يبدو النجم كمنارة تدور بسرعة كبيرة لدرجة أن شعاعها يندمج في حلقة متصلة. لكن تلسكوب NICER على محطة الفضاء الدولية يلتقط ومضات فردية من الأشعة السينية، ومن خلال نمطها يعيد بناء شكل الجسم غير المرئي.

البقع الساخنة على سطح النجم هي مناطق ترتفع حرارتها إلى ملايين الدرجات بفعل تيارات الجسيمات. عندما تستدير البقعة نحونا، نرى ومضة ساطعة؛ وعندما تبتعد، ينطفئ الضوء. لكن الضوء القادم من الجانب البعيد للنجم لا ينتقل في خط مستقيم فقط: فالجاذبية تحني مساره مثل العدسة. لذلك، فإن الومضة الصادرة عن بقعة اختفت بالفعل خلف الأفق قد تصل إلينا بعد. وكلما كان النجم أكثر كثافة، كان هذا التأثير أقوى.

لفهم كيفية عمل ذلك، ضع مصباحاً خلف حافة كرة كبيرة. إذا كانت الكرة كثيفة بما يكفي، فإن جاذبيتها ستحني ضوء المصباح بحيث تراه حتى عندما يكون مختبئاً. النجم النيوتروني هو مثل هذه الكرة بحجم مدينة.

درس العلماء نماذج ببقعتين دائريتين، وبقعتين بيضاويتين، وثلاث بقع دائرية. النموذج بثلاث بقع فسر الأرصاد بشكل أفضل: دعمه كان أعلى بعشرات الآلاف من المرات من دعم النماذج المنافسة. لكل فوتون، تم تتبع مساره في الزمكان المنحني. نصف القطر الناتج هو 9.88-12.77 كيلومتراً مع مستوى ثقة 68%. هذا أقل من بعض التقديرات السابقة، ويغير صلاحية صلابة المادة نحو كونها أكثر ليونة.

في السابق، كان نصف قطر هذا النباض معروفاً بشكل تقريبي فقط، وكانت معادلة حالة المادة النيوترونية تسمح بنطاق واسع: من "زنبرك" إلى "صلصال". الآن، ضاق النطاق. إذا جمعنا النتيجة الجديدة مع قياسات نباضات أخرى، فإن الكتلة القصوى لنجم نيوتروني غير دوار تنخفض من 2.20 إلى 2.15 كتلة شمسية. نصف قطر نجم نموذجي بكتلة 1.4 كتلة شمسية ينخفض من 12.56 إلى 12.44 كيلومتراً. قد تبدو سنتيمترات، لكنها تحول ملحوظ للفيزياء النووية.

عندما تومض المنارة، يتعرف البحار عليها من إيقاعها ويقدر المسافة من سطوعها. هنا الأمر معكوس: المسافة معروفة، ومن السطوع والإيقاع للومضات نستعيد أبعاد المنارة. كلما تمكنا من قياس المزيد من هذه المنارات، أصبحت خريطة المادة فائقة الكثافة أدق. وإذا كانت المنارة أقصر مما توقعنا، فسيتعين علينا إعادة النظر في المادة التي تتكون منها.

PSR J0614-3329 يدور 318 دورة في الثانية، أي أن نقطة على خط استوائه تتحرك بسرعة تعادل حوالي 10% من سرعة الضوء.

c^2 R_e / (GM)
كمية لا بعدية، معكوس انضغاطية النجم؛ استُخدمت كمعامل في النموذج.
العلماء
Enrico FermiPaul DiracSubrahmanyan ChandrasekharAlbert EinsteinBarry BarishKip Thorne
المفاهيم
نيسر حد كتلة النجم النيوتروني خصائص النجم النيوتروني كتلة المشتري انضغاطية نبتون قشرة النجم النابض الراديوي النجم النابض نصف قطر نجمي نصف قطر الأرض نوستار نبضة الأشعة السينية المشتري إكس إم إم نيوتن نبتون فرعي حزام الكويكبات نيرسبيك جي دبليو 190814 نجم مغناطيسي