نموذج جديد يستطيع قياس كتلة النجوم النابضة حتى لو كان كل منهم وحده

قياس كُتلة النجوم والكواكب و الأقمار في الكون عادةً ما يعتمد على دراسة كيفية إرتباط حركتها بالأجسام القريبة منها، لكن بالنسبة لبعض الأجسام التي تكون لوحدها في الفضاء فهذه الطريقة هي مستحيلة. بحث نُشر في صحيفة Science Advances يصف تقنية جديدة يمكن الإستفادة منها. 

علماء من جامعة ساوثامبتون University of Southampton وجدوا أنه من الممكن قياس كتلة نجم شديد الكثافة المعروف بالنجم النابض – وهو نجم نيوتروني سريع الدوران حيث أن قطر مداره 25 كيلومتر و كتلته أكبر من كتلة الشمس – عن طريق قياس "الاضطرابات" في دورانه. عندما يدور النجم النابض (أحياناً يدور مئات المرات في الثانية الواحدة) تنبعث منه حزمة من الإشعاع الكهرومغناطيسي. هذا الإشعاع يمكن الكشف عنه عندما يحيد ناحية كوكب الأرض، و هذه الإشعاعات معروفة بشدة ثبات معدلات الدوران.
في بعض الأحيان، النجوم النابضة الصغيرة – التي تتكون من بقايا السوبرنوفا (المستعرّ الأعظم ) – تسرع كثيراً في فترة زمنية قصيرة. هذا الاضطراب يُعتقد أنه يحدث بسبب الميوعة الفائقة – وهي مادة في الحالة السائلة و لزوجتها صفر – بداخل النجم فتنتقل طاقة الدوران إلى قشرة النجم. حجم و انتظام الاضطراب يعتمد على كمية المادة في حالة الميوعة الفائقة في النجم، و قياس هذه المادة يمكن أن يسمح بقياس كتلة النجم.
"تخيل أن النجم النابض عبارة عن وعاء من الحساء/الشوربة، حيث أن الوعاء يدور حول نفسه بسرعة معينة و الشوربة تدور بسرعة أكبر" يقول نيلز اندرسون Nils Andersson و هو بروفيسور رياضيات تطبيقية في جامعة ساوثامبتون و مؤلف مشارك في الدراسة في بيان له. "الاحتكاك بين الوعاء من الداخل و محتويته سيسبب زيادة في سرعة الوعاء. كلما كثُرت الشوربة كلما زادت سرعة دوران الوعاء حتى يلتف."
استطاع العلماء في بحثهم أن يصنعوا نموذج رياضي يستخدم بيانات الراديو و الأشعة السينية لقياس كتلة النجوم النابضة كنتيجة للاضطراب. باستخدام تليسكوبات الراديو الجديدة مثل Square Kilometre Array (SKA) و Low Frequency Array (LOFAR) سيكون بمقدور العلماء دراسة النجوم النابضة بالمزيد من التفاصيل.
"دقة طريقتنا تُقارن بدقة الطريقة التقليدية لقياس كتلة النجم النابض عن طريق تأثير جاذبيته على جسم قريب منه ككوكب أو نجم آخر" أفاد المؤلف الرئيسي في الدراسة الدكتور واين هو، من جامعة ساوثامبتون. د.واين لاحظ أن الطريقة التقليدية يمكن أن تكون صحيحة في بعض الأحيان و لكنها لاتستطيع إيجاد الكتلة للنجوم النابضة الوحيدة مثل الطريقة الجديدة. و أضاف أن نموذجهم "يعمل فقط مع النجوم النابضة لأنه يتطلب أن يكون النجم مصنوع جُزئياً من سائل فائق الميوعة وهذا مُحتمل فقط في النجوم المضغوطة كالنجوم النابضة."
و في تصريحه أعلن أن الطريقة الجديدة هي "اختراع مثير" و الذي يمكنه أن يحدث ثورة في هذا النوع من الحسابات باستخدام الفيزياء النووية بدلاً من الجاذبية لحساب كتلة النجم النابض.