الفلك

النجم الذي مات وأصبح سديم السلطعون والنجم النابض؟

النجم الذي مات وأصبح سديم السلطعون والنجم النابض؟

شوهد المستعر الأعظم لهذا النجم منذ حوالي ألف عام ، وبقايا النجم هي سديم السلطعون والنجم النابض. ما اسم هذا النجم الذي لم يعد موجودًا؟ ما مدى ضخامة هذا النجم؟ كيف كان شكل النجم قبل المستعر الأعظم؟


يبعد سديم السرطان أكثر من 6000 سنة ضوئية. من المحتمل أن يكون سلفه في الطرف السفلي من النجوم التي تتحول إلى مستعر أعظم. ووفقًا لآلة حاسبة اللومينوي ، فقد كان حجمه حوالي 8. وهذا يعني أن السلف لم يكن مرئيًا بالعين المجردة.

نظرًا لأنه لم يتم تسمية سوى النجوم الأكثر إشراقًا بالعين المجردة ، ولم يتم رؤية هذا النجم قبل أن ينفجر ، لم يكن له اسم في أي ثقافة.

ربما كان النجم حوالي 8-10 كتل شمسية. قبل المستعر الأعظم ، من المفترض أنه كان عملاق أحمر.


كيف بقي القلب النابض لسديم السرطان مختبئًا لعدة قرون

قام علماء الفلك القدماء بتأريخ السماوات المتغيرة ، ورسموا بجد حركات المظلة المرصعة بالنجوم. كان وجه القمر يتحول ليلاً ، وجاء جيراننا من الكواكب وذهبوا ، وأحيانًا كان متشرد جليدي لامع يمر.

لكن النجوم؟ بقي هؤلاء إلى حد كبير في نفس المكان ، بالنسبة لبعضهم البعض. لذلك عندما ظهرت نقاط ضوء جديدة مرصعة بالنجوم لفترة وجيزة ثم تلاشت ، لاحظ محققو سماء الأرض.

منذ ما يقرب من 1000 عام ، بدأ أحد هذه النجوم الجديدة في السطوع في السماء الشمالية. كان ذلك في الرابع من يوليو عام 1054 م ، ووجه سكان الأرض - من أمريكا الشمالية إلى الصين - انتباههم نحو السماء. كان النجم الجديد ، الذي كان يلمع بالقرب من النجمة زيتا تاوري ، أكثر بكثير من مجرد نقطة بعيدة شاحبة من الضوء: لمدة شهر تقريبًا ، كان يلمع خلال النهار. احتفظ علماء الفلك الصينيون ، الذين أشاروا بأدب إلى الوافد الجديد بـ "النجم الضيف" ، بسجلات مفصلة للزائر النجم. تظهر هذه السجلات أن النجم ظل عالقًا لأكثر من عامين قبل أن يتلاشى ببطء من السماء مثل ضيف يقول ليلة سعيدة في المساء.

بعد سبعة قرون ، كان عالم الفلك الفرنسي تشارلز ميسييه ينظر من خلال تلسكوبه في باريس ، باحثًا عن المذنبات. في إحدى الليالي من عام 1758 ، رأى ميسيير شيئًا غريبًا غامضًا في كوكبة الثور. لقد اعتقد لفترة وجيزة أنه قد يكون المذنب إدموند هالي الذي توقع عودته في ذلك العام. لكن الجسم لم يكن يتحرك ، فقد تم تثبيته في السماء ، بالقرب من المكان الذي حدد فيه مراقبو النجوم الصينيون ظهور نجمهم الضيف قبل حوالي 700 عام بالضبط. تلك النقطة الضبابية ، التي أدرك ميسيير أنها سديم غازي ، أصبحت تُعرف باسم M1 - كانت أول إدخال في كتالوج جديد للأجرام الفلكية.

بحلول منتصف القرن التاسع عشر ، كان للسديم اسم آخر: سديم السلطعون ، نتيجة لعلم الفلك الأيرلندي ويليام بارسونز رسم الجسم واعتقد أنه يشبه السلطعون بشكل غامض.

لم يكن حتى أوائل القرن العشرين أن كشفت سلسلة من الملاحظات أخيرًا ما هو النجم الصيني الضيف: في عام 1054 ، انفجر نجم ضخم ومات. على بعد 6500 سنة ضوئية ، كان المستعر الأعظم ، كما يطلق على هذه الانفجارات النجمية ، قريبًا جدًا من أن ضوءه اخترق السماء ووصل إلى الأرض دون صعوبة على الإطلاق. أنتج الانفجار قذيفة غازية ساطعة ومتمددة - شاهدها السديم ميسيير وبارسونز وآخرون. عندما قاس علماء الفلك في عشرينيات القرن الماضي مدى سرعة نمو السديم ، أدركوا أنهم كانوا ينظرون إلى جسم بدأ بالانتفاخ إلى الخارج قبل 900 عام تقريبًا.

بحلول عام 1942 ، لم يكن هناك شك في أن السديم مرتبط بملاحظات من 1054. لكن القصة لم تنته بعد.

خلال معظم فترة وجوده في سماء الأرض ، تمت ملاحظة سديم السرطان فقط في الأطوال الموجية الضوئية - تلك الشظية الصغيرة من الطيف الكهرومغناطيسي الذي طوره البشر ليعتبروا ألوانًا. بالإضافة إلى الضوء المرئي ، هناك أيضًا أشياء مثل الأشعة السينية وأشعة جاما والأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية وموجات الراديو. كلهم جزء من نفس الطيف ، لكنهم يختلفون في الطول الموجي والطاقة. في المائة عام الماضية فقط أنهى علماء الفلك العمل على كيفية عرض السماء من خلال كل هذه العدسات المختلفة.

قال نيل ديغراس تايسون في حلقة هذا الأسبوع من الكون: رحلة فضائية في الفضاء. "تكشف هذه الأنواع الأخرى من الضوء عن أشياء وظواهر مختلفة في الكون."

يكشف الضوء بالفعل الكثير مما هو مخفي. انفجارات أشعة جاما ، وهي بعض أكثر الأحداث نشاطًا في الكون ، تتوهج بشكل ساطع في أشعة جاما (كما يوحي الاسم). يمكن أن تتوهج الثقوب السوداء التي تتغذى على النجوم بقوة في الأشعة السينية. يمكن أن تظهر بقايا المستعرات الأعظمية هادئة في الضوء المرئي لكنها تبدو مذهلة في الأشعة تحت الحمراء أو الأشعة السينية. تتألق بعض المجرات بشكل ساطع في الراديو ، ولكنها بعيدة جدًا أو مخفية خلف الغبار بحيث لا يمكن رؤيتها بصريًا.

وسديم السلطعون - له نبضة سباق لن يتمكن علماء الفلك من التقاطها حتى أواخر الستينيات.

تُظهر الصورة الكبيرة أعلاه كيف يبدو السرطان في عين مثل تلسكوب هابل الفضائي. هنا ، في الأطوال الموجية المرئية ، يضيء باللون الأزرق الساطع في الوسط ، وتحيط به أطرافه محلاقات حمراء. بسبب التوقيعات الطيفية التي يحملها الضوء المرئي - تلك الخطوط التي يصفها تايسون كوزموس - يعرف علماء الفلك أنواع العناصر الكيميائية التي تعيش في سديم السرطان. هذا لا يعني أنه لا تزال هناك مفاجآت: في أواخر العام الماضي ، كشفت الملاحظات بالأشعة تحت الحمراء عن وجود هيدريد الأرجون ، وهو جزيء لم يتوقع العلماء رؤيته.

مثل كوزموس يقول البرنامج النصي ، نحن ندرك أن أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء هي إشعاع حراري. لا يمكننا أن نشعر بها بأعيننا ، لكن يمكننا أن نشعر بالحرارة بجلدنا - ما لم يكن مصدرها بعيدًا بالطبع. إن ضوء الأشعة تحت الحمراء ، على عكس الأطوال الموجية الضوئية ، جيد جدًا في التنقل عبر الغبار والغيوم الكونية - لذا فإن مشاهدة منظر سكايب بهذه الأطوال الموجية يمكن أن يكشف عن أشياء وهياكل شديدة البرودة أو محجوبة بحيث لا يمكن رؤيتها بطرق أخرى.

الآن ، ماذا عن النظر إلى السلطعون في الأشعة السينية؟ هناك ، في المنتصف ، وسط كل هذا اللون الأزرق ، شيء مثير للفضول: يبدو وكأنه طائرة نفاثة ، تقذف من قرص يحيط بجسم مركزي. تنتج الأشعة السينية أكثر الأحداث نشاطًا في الكون - أشياء مثل الثقوب السوداء التي تمزق الأشياء ونجوم النيوترون تدور مثل فناني الشوارع المجانين. إن مراقبة جسم ما في الأشعة السينية هو معرفة أن شيئًا شديد النشاط يحدث.

هنا ، هذه الميزة في صورة الأشعة السينية هي نتاج نجم نيوتروني في مركز السرطان - بقايا نجم كان أكبر بكثير من شمسنا. عندما انهار هذا النجم ومات ، دفع شجاعته إلى الخارج ، مما تسبب في الجزء الغازي من سديم السرطان. على الرغم من ذلك ، تقلص قلبه ليصبح نجمًا نيوترونيًا كثيفًا ودورًا - جسم كتلته 1.4 كتلة شمسية مضغوطًا في قطر يبلغ 10 أميال فقط.

عندما تدور النجوم النيوترونية ، يطلق عليها اسم النجوم النابضة. في عام 1967 ، تم اكتشاف النجوم النابضة الأولى بواسطة جوسلين بيل بورنيل ، التي كانت تنظر إلى السماء من خلال تلسكوب لاسلكي. تنتقل موجات الراديو ، مثل الأشعة تحت الحمراء ، بشكل جيد جدًا عبر الغبار والغيوم من بين أشياء أخرى ، ويتم إنتاجها عندما تتحرك الإلكترونات عالية الطاقة بشكل حلزوني حول خطوط المجال المغناطيسي ، مثل تلك المحيطة بالنجم النيوتروني. عندما تنظر إلى Crab في الراديو ، يكون النجم النابض في منتصف الصورة ساطعًا جدًا لدرجة أنه ملون فقط باللون الأبيض.

تبين أن النجوم النابضة هي من بين ألمع الأجسام الفلكية في الراديو. وسلطعون بولسار؟ هذا الشيء هو من بين أكثر الأشياء سطوعًا ، كما يُرى من الأرض. بعد ما يقرب من 1000 عام من تشكله ، لا يزال النجم النابض يدور بسرعة شريرة ، ويرسل شعاعًا من الإشعاع القابل للاكتشاف نحو الأرض 30 مرة في الثانية.

لمزيد من المناظر الرائعة للكون من خلال عدسات مختلفة ، اقض بعض الوقت مع الصور هنا.


المركز الوطني للملاحة الجوية وإدارة الفضاء

ما هي المعلومات المحددة التي يمكن أن تعطينا المراقبة في الطاقات المختلفة؟ دعونا نفحص سديم السرطان ، إنه فريد من نوعه لأنه يحتوي على واحد من عدد قليل من النجوم النابضة التي يمكن ملاحظتها عند العديد من الطاقات المختلفة.

شوهد إنشاء سديم السرطان في يوليو عام 1054 م عندما سجل علماء الفلك الصينيون وأعضاء قبيلة أناسازي الأمريكية الأصلية ظهور نجم جديد بشكل منفصل. على الرغم من أنه كان مرئيًا لبضعة أشهر فقط ، إلا أنه كان مشرقًا بدرجة كافية بحيث يمكن رؤيته حتى أثناء النهار! في القرن التاسع عشر ، سجل صياد المذنبات الفرنسي تشارلز ميسييه كرة غامضة من الضوء بالقرب من كوكبة الثور. تبين أن هذه الكرة الغامضة ليست مذنبًا بعد كل شيء ، ولكنها بقايا نجم ضخم شهد موته المتفجر قرونًا من قبل الصينيين والأناسازي.

يعتقد العلماء الآن أن سديم السرطان هو بقايا نجم عانى من a سوبرنوفا انفجار. انهار قلب النجم وشكل نجمًا نيوترونيًا مغناطيسيًا سريع الدوران ، وأطلق طاقة كافية لتفجير الطبقات السطحية للنجم في الفضاء بقوة 10 28 ميغا طن (القنبلة النووية حوالي 10 ميغا طن). يقع النجم النيوتروني أو النجم النابض في السحابة الغامضة للغازات المنبعثة ، ويواصل توليد نبضات شبيهة بالضوء يمكن ملاحظتها في الطاقات الراديوية والبصرية والأشعة السينية. كان سديم السرطان أحد المصادر الأولى للأشعة السينية التي تم تحديدها في أوائل الستينيات عندما تم إجراء أول ملاحظات في علم الفلك بالأشعة السينية.

في الأطوال الموجية الراديوية ، يظهر سديم السرطان ، الذي يُرى إلى اليسار ، سمتين فيزيائيتين مميزتين. تخفي المناطق الغامضة انبعاث راديو قادم من إلكترونات غير منضمة تدور بشكل حلزوني داخل السديم. يولد النجم النابض الموجود في قلب سديم السرطان نبضات بترددات راديوية تقارب 60 مرة في الثانية. في هذه الصورة ، يتم تشويش ومضات النجم النابض معًا (حيث تم "تعريض" الصورة لمدة تزيد عن 1/60 ثانية) وتظهر كنقطة بيضاء ساطعة بالقرب من منتصف السديم.

في البصريات ، تظهر شبكة من الخيوط عند الحواف الخارجية للسديم ونواة مزرقة. النواة الزرقاء هي من الإلكترونات الموجودة داخل السديم التي تنحرف وتتسارع بواسطة المجال المغناطيسي للنجم النيوتروني المركزي. الخيوط المحيطة بحواف السديم هي بقايا الطبقات الخارجية الأصلية للنجم.

في الأشعة فوق البنفسجية (أو الأشعة فوق البنفسجية) ، يكون السديم أكبر قليلاً مما هو عليه في الأشعة السينية. تمتد الإلكترونات الأكثر برودة (المسؤولة عن انبعاث الأشعة فوق البنفسجية) إلى ما وراء الإلكترونات الساخنة بالقرب من النجم النابض المركزي. هذا يدعم النظرية القائلة بأن النجم النابض المركزي مسؤول عن تنشيط الإلكترونات.

تكشف ملاحظات الأشعة السينية عن نواة مكثفة بالقرب من النجم النابض المركزي ، وهي النقطة اللامعة المرئية قليلاً إلى اليسار وأسفل المركز في الصورة إلى اليمين. يبدو سديم السرطان أصغر حجمًا وأكثر تكثفًا في الأشعة السينية لأن الإلكترونات المسؤولة بشكل أساسي عن انبعاث الأشعة السينية توجد فقط بالقرب من النجم المركزي. يعتقد العلماء أن المجال المغناطيسي القوي بالقرب من سطح النجم النيوتروني "يسخن" الإلكترونات الموجودة فيه وأن هذه الإلكترونات "الساخنة" هي المسؤولة عن انبعاث الأشعة السينية.


نموذج CTA الأولي LST-1 يكتشف انبعاثات عالية جدًا للطاقة من نجم السرطان النابض

الشكل 1. عرض متعدد الأطوال الموجية لسديم السرطان والنجم النابض - البقعة المضيئة في مركز الصورة. حقوق الصورة: NASA، ESA، G.Dubner (IAFE، CONICET-University of Buenos Aires) et al. لول وآخرون. ت. تيميم وآخرون. سيوارد وآخرون. VLA / NRAO / AUI / NSF Chandra / CXC
Spitzer / JPL-Caltech XMM-Newton / ESA Hubble / STScI

بين كانون الثاني (يناير) وشباط (فبراير) 2020 ، لاحظ التلسكوب الكبير الحجم (LST) ، LST-1 ، النجم Crab Pulsar ، النجم النيوتروني في مركز Crab Nebula. كان التلسكوب ، الذي تم تشغيله في موقع CTA-North في جزيرة لا بالما في جزر الكناري ، يجري عمليات هندسية للتحقق من أداء التلسكوب وضبط معايير التشغيل.

النجوم النابضة تدور بسرعة كبيرة وهي نجوم نيوترونية ممغنطة بقوة تنبعث منها ضوء على شكل حزمتين ، والتي لا يمكن ملاحظتها من الأرض إلا عند تجاوز خط بصرنا. بينما أصبح اكتشاف الانبعاث القوي والثابت أو الانفجارات لمصادر أشعة غاما باستخدام تلسكوبات تشرينكوف التصويرية للغلاف الجوي (IACTs) أمرًا روتينيًا ، فإن النجوم النابضة أكثر صعوبة في الكشف بسبب إشاراتها الضعيفة والهيمنة النموذجية لإشارة أشعة غاما المقدمة من السدم المحيطة. على الرغم من مئات الساعات من الملاحظات التي أجرتها IACTs حول العالم ، لم يتم اكتشاف سوى أربعة نجوم نابضة تصدر إشارات في نظام أشعة غاما عالي الطاقة للغاية ، حتى الآن. الآن وقد أظهر LST-1 أنه يمكنه اكتشاف النجم النابض Crab ، فإنه ينضم إلى مجال التلسكوبات القادرة على اكتشاف النجوم النابضة لأشعة غاما ، والتحقق من صحة نظام الطابع الزمني وأداء التلسكوب منخفض الطاقة.

& # 8220 يوضح لنا هذا المعلم أن LST-1 يعمل بالفعل على مستوى غير عادي ، ويكتشف مصدرًا صعبًا في وقت قياسي ، & # 8221 يقول ماساهيرو تيشيما ، مدير معهد ماكس بلانك للفيزياء في ميونيخ والمحقق الرئيسي في LST . & # 8220Pulsars هي أحد الأهداف العلمية الرئيسية لـ LSTs ، ومن المثير تخيل ما سنكون قادرين على تحقيقه عندما يتم تشغيل التلسكوب وتشغيله بالكامل. "

تتضمن مجموعة البيانات التي تم جمعها 11.4 ساعة من ثماني ليالٍ للمراقبة. يوضح الشكل 2 المخطط المرحلي الناتج ، حيث يرسم أحداث أشعة جاما كدالة لمرحلة دوران النجم النابض. في مناطق الطور التي تم تحديدها على أنها P1 و P2 ، من المتوقع ظهور المزيد من أشعة جاما حيث ينبعث نجم السرطان النابض باتجاه الأرض. الانبعاث المكتشف في جميع المراحل (المحدد باللون الأخضر في الشكل 2) عبارة عن مزيج من مساهمات خلفية مختلفة ، بما في ذلك الانبعاث الثابت غير القابل للاختزال من سديم السرطان. تعتبر الإشارة المكتشفة باستخدام LST-1 (المميزة باللون الأحمر في الشكل 2) مهمة بلا شك بالنسبة للمرحلة P2 ، بينما لا تزال الإشارة خلال P1 هامشية. تبرز الرسوم المتحركة في الشكل 3 سلوك النبض للمصدر خلال المراحل المختلفة.

الشكل 2: مخطط Phasogram من Crab Pulsar كما تم قياسه بواسطة LST-1. من المعروف أن النجم النابض يصدر نبضات من أشعة جاما خلال المرحلتين P1 و P2. يتم حساب الأهمية الموضحة مع مراعاة انبعاثات المصدر من تلك المراحل (باللون الأحمر) وأحداث الخلفية من المراحل باللون الرمادي. الائتمان: LST Collaboration

حول LST

التلسكوب كبير الحجم (LST) هو واحد من ثلاثة أنواع من التلسكوبات التي سيتم بناؤها لتغطية نطاق الطاقة الكامل لـ CTA (20 GeV إلى 300 TeV). ستغطي LSTs المرتبة في وسط كل من صفيفات نصف الكرة الشمالي والجنوبي حساسية الطاقة المنخفضة بين 20 و 150 GeV. كل LST عبارة عن تلسكوب عملاق يبلغ قطره 23 مترًا مع مساحة مرآة تبلغ حوالي 400 متر مربع وكاميرا دقيقة بكسل مصنوعة من 1855 مستشعر ضوئي قادر على اكتشاف الفوتونات الفردية بكفاءة عالية على الرغم من أن LST يبلغ ارتفاعه 45 مترًا ويزن حوالي 100 طن ، إلا أنه ذكي للغاية ، مع القدرة على إعادة وضعه في غضون 20 ثانية لالتقاط إشارات أشعة جاما القصيرة منخفضة الطاقة. تعد كل من سرعة إعادة التموضع السريع وعتبة الطاقة المنخفضة التي توفرها LSTs أمرًا بالغ الأهمية لدراسات CTA لمصادر أشعة غاما العابرة في مجرتنا ودراسة نوى المجرة النشطة وانفجارات أشعة جاما عند الانزياح الأحمر العالي.

يتكون تعاون LST من أكثر من 200 عالم من 11 دولة: البرازيل وبلغاريا وكرواتيا وفرنسا وألمانيا والهند وإيطاليا واليابان وبولندا وإسبانيا وسويسرا. تم افتتاح LST-1 ، وهو أول تلسكوب تم إنشاؤه في موقع CTA ، في أكتوبر 2018 ويخضع لاختبار التكليف منذ ذلك الحين. بعد فترة وجيزة من الافتتاح ، اكتشف النموذج الأولي "أول ضوء له" مساء 14-15 ديسمبر 2018 ، واكتشف أول إشارة لأشعة غاما من سديم السرطان في نوفمبر 2019 في محاولته الأولى.

اجتاز LST-1 مؤخرًا مراجعة التصميم الحرجة (CDR) من قبل مرصد CTA (CTAO) ، وهو أول عنصر CTA يجتاز مثل هذه المراجعة. من المتوقع أن يصبح التلسكوب أول تلسكوب CTAO بمجرد إغلاق CDR ويتم قبوله رسميًا من قبل CTAO ، والمتوقع في عام 2021.

مصفوفة تلسكوب شيرينكوف (CTA) هي مبادرة عالمية لبناء أكبر مرصد لأشعة غاما عالية الطاقة وأكثرها حساسية في العالم مع عشرات التلسكوبات المخطط لها في موقعين: أحدهما في نصف الكرة الشمالي في جزيرة لا بالما بإسبانيا ، و الآخر في نصف الكرة الجنوبي بالقرب من بارانال ، تشيلي. سيكون CTA المرصد العالمي الأول لعلم فلك أشعة غاما عالي الطاقة خلال العقد المقبل وما بعده وسيكون أول مرصد فلكي لأشعة غاما على الأرض مفتوحًا أمام مجتمعات فيزياء الجسيمات والفلك في جميع أنحاء العالم. سيتناول CTA بعضًا من أعظم الألغاز في الفيزياء الفلكية ، ويكشف عن أشعة جاما بحساسية غير مسبوقة ويوسع فهرس المصادر الكونية عشرة أضعاف. CTA هي بنية تحتية فريدة وطموحة وواسعة النطاق من شأنها أن توسع نطاق الرصدات إلى منطقة من الطيف لم يسبق لها مثيل ، مما يفتح نافذة جديدة تمامًا لكوننا. يعمل CTAO gGmbH على إعداد تصميم وتنفيذ مرصد CTA. يعمل CTAO في تعاون وثيق مع اتحاد CTA المؤلف من أكثر من 1500 عضو من 31 دولة ، وهو مسؤول عن توجيه الأهداف العلمية للمرصد ويشارك في تصميم وتوريد الأجهزة. يحكم CTAO مجلس من المساهمين من 11 دولة ومنظمة حكومية دولية واحدة ، بالإضافة إلى أعضاء منتسبين من بلدين.


سديم السلطعون والنجم النابض

ما يقرب من ألف عام ،
سديم السرطان يسطع من
الطاقة الهائلة التي يشعها
على الرغم من نجمها النيوتروني النابض
يجري تحديد موقعه حول 6000
على بعد سنوات ضوئية في كوكبة
الثور (المزيد من علم الفلك
صورة اليوم و HubbleSite).

في 12 أبريل 2011 ، اكتشف علماء الفلك الذين استخدموا تلسكوب فيرمي الفضائي لأشعة غاما التابع لناسا "توهجًا هائلاً أقوى بخمس مرات من أي توهج سبق رؤيته" من بقايا مستعر أعظم سديم السرطان الشهير. اكتشف تلسكوب فيرمي الكبير والقمر الصناعي AGILE التابع لوكالة الفضاء الإيطالية "توهجًا فائقًا" أصبح في النهاية "أكثر نشاطًا بنحو 30 مرة من ناتج أشعة غاما الطبيعي للسديم" واستمر ستة أيام. اندلع توهج أكثر إشراقًا في 16 أبريل 2011 ، لكنه تلاشى في غضون يومين. تكهن بعض علماء الفلك بأن التغيرات في المجال المغناطيسي حول النجم النابض القوي تولد موجات من الإلكترونات المتسارعة التي تنبعث منها التوهجات (طاقم النشر الإخباري لناسا ، موقع Space.com ، 11 مايو 2011 ، وعلم الفلك صورة اليوم).


ابتداءً من 12 أبريل 2011
كان اثنان من "superflares"
تم الكشف عنها من سرطان البحر
سديم (المزيد).

في كانون الثاني (يناير) 2011 ، أفاد علماء الفلك الذين يستخدمون تلسكوبين فضائيين دائريين في ورقتين نشرتا في مجلة Science أن سديم السرطان كان مصدر توهجات أشعة غاما القصيرة والمشرقة. من المحتمل أن تكون التوهجات ناتجة عن إلكترونات يتم تسريعها بواسطة مجال مغناطيسي قوي للغاية تم إنشاؤه بواسطة Crab Pulsar (نجم نيوتروني سريع الدوران) إلى سرعات عالية جدًا ("نسبية"). على الرغم من استخدام السديم كـ "شمعة قياسية" لمعايرة الأدوات الفلكية ، يعتقد علماء الفلك أن التوهجات (التي استمرت بضعة أيام لكل منها) لن تمنع استمرار استخدامها لأغراض المعايرة (بيان فيرمي الصحفي ، راشيل كورتلاند ، عالم جديد ، 6 يناير 2011 تافاني وآخرون ، 2011 وعبدو وآخرون ، 2011).

منطقة المجرة حول المستعر الأعظم

حوالي 10 سنوات ضوئية (ly) عبر سديم السرطان (M1 أو NGC 1952) هو بقايا انفجار مستعر أعظم شوهد على الأرض في 4 يوليو 1054 م. سجله علماء الفلك الصينيون على أنه "نجم ضيف" ، وقد ظل مرئيًا بالعين المجردة لمدة 23 يومًا في وضح النهار و 653 ليلة قبل أن يتلاشى عن الأنظار. وصف يانغ وي-تي ، عالم الفلك (المنجم) لإمبراطور سونغ الانفجار الذي أدى إلى تكوين السديم باللون الأصفر. قد يكون أيضًا أساس اثنين من النقوش الصخرية الهندية Anasazi الموجودة في جنوب غرب الولايات المتحدة. يرى المراقبون في النظام الشمسي الآن السرطان كما ظهر بعد ما يقرب من ألف عام من حدوث المستعر الأعظم الذي أنتجه. ليس من المستغرب أن اسمها مشتق من تشابه السديم خلال القرن التاسع عشر مع مخلب السلطعون. يقع السديم على بعد حوالي 6000 سنة ضوئية (لي) من سول في الزاوية الشمالية الشرقية (5: 34: 32.0: +22: 0: 52.1 ، ICRS 2000.0) من كوكبة الثور ، الثور - شمال غرب زيتا تاو ( Zeta Tauri) ، جنوب شرق الناث (Gamma Aurigae / Beta Tauri) ، وغرب Propus (Eta Geminorum). يوجد في مركز السديم اللامع نجم نيوتروني سريع الدوران ("نجم الأشعة السينية النابض") يصدر نبضات من الإشعاع حوالي 30 مرة في الثانية. أرقام الكتالوج والتسميات المفيدة للسديم ونجمه النابض هي: CM Tau، Crab SN، Crab Pulsar، Crab PSR، Tau A، SN 1054، SN 1054A، SNR 184.6-05.8، PSR 0531، PSR 0532، NGC 1952، NOVA Tau 1054 و X Tau XR-1.


مرصد بالومار ، STScI ، ناسا - صورة أكبر
(تصطدم الموجات الصادمة من النفاثات القطبية للنجم النابض بالسديم المحيط - المزيد).

وفقًا لروبرت بورنهام جونيور (1931-93) ، اكتشف الطبيب الإنجليزي وعالم الفلك الهواة جون بيفيس (1695-1771) سديم السلطعون في عام 1731 ، والذي أضافه إلى أطلس السماء الخاص به ، أورانوجرافيا بريتانيكا. بعد حوالي 27 عامًا ، وجد تشارلز ميسيير (1730-1817) بشكل مستقل "ضبابية فوق القرن الجنوبي لثوروس". في 28 أغسطس 1758 ، عندما كان يبحث عن المذنب هالي في أول عودة متوقعة له. في البداية ، اعتقد ميسييه أنه مذنب لكنه أدرك أنه ليس لديه حركة مناسبة ظاهرة. كان اكتشاف هذا الشيء هو الذي دفع ميسييه إلى تجميع كتالوجه الشهير للسدم والعناقيد النجمية حتى لا يخلط الآخرون بينها وبين المذنبات "التي بدأت للتو في التألق" - بدءًا من سديم السرطان باعتباره كائن ميسيير "رقم 1." علاوة على ذلك ، منذ اكتشاف السديم بواسطة تلسكوبه الصغير المنكسر ، تم تشجيع ميسيير على البحث عن المزيد من المذنبات باستخدام التلسكوبات. اعترف ميسييه لاحقًا بالاكتشاف الأصلي السابق من قبل بيفيس بعد أن علم به في رسالة مؤرخة في 10 يونيو 1771.


مركز سديم السرطان
يظهر شظايا ممزقة من الغاز
التي تتوسع بعيدًا عن
موقع الانفجار في أكثر
ثلاثة 3 ملايين ميل لكل
ساعة (المزيد في STScI).

نظرًا لوجود السديم في فقاعة من الوسط النجمي المحلي (الذي ربما يكون قد تم إنشاؤه بواسطة مستعر أعظم سابق) ، يجب أن تكون جميع المواد السدمية قد طردها نجمه. تتكون شبكة خيوطه من المواد من الطبقات الخارجية للنجم التي تم طردها أثناء الانفجار وتتوسع الآن إلى الخارج بسرعة عالية. علاوة على ذلك ، فإن "النجم النيوتروني" الذي يدور في مركز السديم يرسل أيضًا موجات صدمة من إلكترونات عالية الطاقة تصطدم بالمواد السدمية القديمة مثل الموجات على الشاطئ.


يرتد الانفجار الداخلي الأساسي إلى أ
انفجار سوبرنوفا الذي ينفجر
طبقاته الخارجية إلى بين النجوم
مساحة (أكثر).

إذا كان Crab Supernova قد حدث في غضون 26 ليترًا من سول ، فمن المحتمل أن تكون معظم الكائنات الحية على سطح الأرض قد دمرت لأن إشعاعها الشديد (خاصة أشعة غاما والأشعة الكونية) يكسر طبقة الأوزون (Gehrel et al ، قادم). لحسن الحظ ، منذ انفجار سوبر نوفا السلطعون عام 1054 ، لاحظ علماء الفلك على الأرض انفجارين نجميين فقط يمكن رؤيتهما داخل مجرة ​​درب التبانة ، "نجم تايكو" عام 1572 و "نجم كبلر" عام 1604 ، على الرغم من أن "نجم فلامستيد" عام 1680 (أو 1667) - المعروف الآن باسم Cassiopeia A - كان محجوبًا للغاية بسبب الغاز والغبار بين النجوم بحيث لا يمكن لأي شخص آخر ملاحظته. ولكن في عام 1987 ، لوحظ انفجار مستعر أعظم في سحابة ماجلان الكبرى على بعد حوالي 179000 ليتر.

أكبر مركب بصري و
صورة الأشعة السينية.


يوجد في وسط سديم السرطان حجم مدينة ،
نجم نيوتروني ممغنط يدور 30 ​​مرة أ
ثانيًا ، حيث تُصدر الهياكل الشبيهة بالحلقات أشعة سينية
حيث تصطدم الجسيمات عالية الطاقة بالسديم
المواد (المزيد في علم الفلك صورة اليوم
و CXC).

كان النجم السلف لسديم السرطان قزمًا متسلسلًا رئيسيًا من النوع الطيفي O أو B (Mdzinarishvili and Dzigvashvili ، 2001). على الرغم من أنها تطورت إلى عملاق لا يزال يحمل ثمانية إلى 12 كتلة شمسية ، فقد تم طرد معظم مادته خلال انفجار المستعر الأعظم من النوع الثاني التالي لتشكيل سديم السرطان. ومع ذلك ، تم تحطيم الكتلتين الشمسيتين المتبقيتين من قلبها في كرة بقطر ستة أميال فقط (حوالي 10 كم) لتشكيل "نجم" نيوتروني سريع الدوران يعرف باسم النجم النابض. حدث هذا قبل ثوانٍ فقط من انفجار المستعر الأعظم للسرطان عندما سمح توقف اندماج اللب للجاذبية الهائلة للنجم بسحق قلبه إلى كثافات تصل إلى 50 تريليون ضعف كثافة الرصاص. نظرًا لكونه صغيرًا نسبيًا ، كان Crab Pulsar أول مثال معروف لنجم نيوتروني يقع في موقع جسم مرئي بصريًا.

كان نجم السلف السلطعون
مرة واحدة عملاق مع
داخل طبقات تشبه البصل
دمج العناصر الأثقل من أي وقت مضى
إلى الداخل ، حتى الحديد الخامل
الأساسية المتقدمة.

نظرًا لأن دوران جسم نجمي كان مركَّزًا في جسم بحجم المدينة أثناء انهيار قلب النجم السلف ، فإن النجم النيوتروني الناتج عن المستعر الأعظم يدور بسرعة كبيرة ، ويكمل دورة كاملة واحدة كل 33 مللي ثانية. يحصل المتزلجون على الجليد البشريون على نفس التأثير أثناء الدوران عن طريق سحب أذرعهم للدوران بشكل أسرع. في حالة نجم السرطان النابض ، تتحرك نقطة على خط الاستواء الآن بسرعة تقارب أربعة ملايين ميل (6.4 مليون كيلومتر) في الساعة. أدى الدوران السريع لـ Crab Pulsar أيضًا إلى تكوين جسم ممغنط للغاية ، بحيث يعمل النجم النيوتروني مثل مغناطيس دوار عملاق يولد 10 كوادريليون فولت من الكهرباء (30 مليون مرة من صاعقة البرق النموذجية على الأرض. يولد ما يعادل 100000) ضعف إنتاج الطاقة لـ Sol ، يؤدي إلى إبطاء النجم النابض تدريجيًا بحيث تزداد فترة دورانه بمقدار 15 ميكروثانية في السنة.


الجزء الداخلي من الحلبة
المحيطة Crab Pulsar
يمتد على مدى سنة ضوئية ، ويخفي
نجم نيوتروني (المزيد في علم الفلك
صورة اليوم و CXC).

يُصدر سديم السرطان إشعاعًا من حركة الإلكترونات عالية السرعة التي يتم تسريعها أو إبطائها في مجالها المغناطيسي بواسطة النجم النابض. نظرًا لتشابهها مع العملية في السيكلوترون ، فقد أطلق على تكوين إلكترونات عالية الطاقة تدور في مجال مغناطيسي واسع النطاق اسم "إشعاع متزامن [h] دوار" (IS Shklovsky، 1953 JH Oort and T. Walraven) . نتيجة لذلك ، يولد Crab Pulsar طاقة كافية لإبقاء السديم بأكمله يشع على كامل الطيف الكهرومغناطيسي تقريبًا ، مع طاقة كافية لجعل السديم يلمع أكثر من 75000 شمس.

بيئة السلطعون
حول سديم بسرعة
نجم نيوتروني الغزل هو
مليئة بالطاقة العالية
الإشعاع (أكثر في STScI).

يمكن للمجالات المغناطيسية القوية للعديد من النجوم النيوترونية أن تركز الضوء وموجات الراديو والأشكال الأخرى من الإشعاع التي تنبعث منها في حزمتين ضيقتين تشيران إلى اتجاه محور المجال المغناطيسي (أحدهما في اتجاه القطب المغناطيسي الشمالي ، أخرى في اتجاه القطب المغناطيسي الجنوبي. إذا كان محور المجال القطبي لمثل هذا النجم النيوتروني غير محاذٍ لمحور دورانه ، فإن حزمه ثنائية القطب تكتسح شريحتين من السماء (أثناء دورانها) - إلى حد ما شعاع الضوء الدوار للمنارة. إذا كان المراقب موجودًا في اتجاه أحد المساحات (على سبيل المثال ، على الأرض) ، سيرى المراقب نبضات من الإشعاع في كل مرة يعبر الشعاع خط رؤية الراصد إلى البقية. مثل يُعرف النجم النيوتروني بالنجم النابض ، وهو اختصار لـ "نجم راديو نابض".

الأقطاب المغناطيسية
النجم النابض ليست كذلك
تتماشى مع
محور الدوران.

يدرك علماء الفلك الآن حوالي ألف نجم نابض ، لكن هذا العدد ينمو يوميًا تقريبًا من خلال الاكتشافات من التلسكوبات الراديوية. ومع ذلك ، لا يزال السرطان أحد أصغر النجوم النابضة وأكثرها نشاطًا. في حين لوحظ أن بضع عشرات من النجوم النابضة تنبض في الأشعة السينية وستة نبضات في أشعة غاما ، يبدو أن السرطان ينبض في كل طول موجي تقريبًا ، في الراديو ، والأشعة السينية ، وأشعة جاما ، وسديمه هو مرئي أيضًا على هذا النطاق الواسع من الأطوال الموجية. (للاطلاع على الشكل الذي قد يكون عليه سديم السرطان والبولسار بعد 10000 سنة أخرى ، انظر بقايا المستعر الأعظم Vela في مرصد Chandra X-Ray وعلم الفلك صورة اليوم).


مثل نجم السلطعون ،
أقصى اليمين ، العديد من النجوم النابضة
يمكن اكتشافها الآن في
أشعة جاما الشديدة
أطوال موجية (APOD).

في 8 يناير 2007 ، أعلن فريق من علماء الفلك عن أدلة داعمة على أن النجم النيوتروني داخل سديم السرطان قد يحتوي على أربعة أقطاب مغناطيسية ، بدلاً من الأقطاب المعتادة. قد تكون المجموعة الإضافية من الأقطاب قد تجمدت بطريقة ما في النجم النيوتروني أثناء تشكله في انفجار مستعر أعظم. على الرغم من أنه عادة ما يتم ملاحظة شعاع النجم النابض من قطب واحد ، إلا أنه في بعض الأحيان يمكن اكتشاف إشارة ثانية أضعف إذا كان الشعاع القادم من القطب الآخر يشير تقريبًا في اتجاه الأرض عندما يتم عرضه. من المعروف منذ فترة طويلة أن النجم النابض لسرطان البحر يعرض نبضات ثانوية أضعف. تشير الملاحظات الجديدة إلى أن النبضات الأولية والثانوية تختلف اختلافًا جذريًا ، وهو ما يصعب تفسيره على أنه قادم من أقطاب مغناطيسية متقابلة. يتكهن بعض علماء الفلك الآن بأن النبضات الثانوية مرتبطة بزوج إضافي من الأقطاب المغناطيسية (المزيد).

طور عالم الفلك بول سكاوين صفحة مصورة على سديم السرطان.

تتوفر الملخصات الفنية المحدثة عن هذا النجم في: NASA ADS Abstract Service لنظام بيانات الفيزياء الفلكية وقاعدة بيانات SIMBAD الفلكية المنعكسة من CDS ، والتي قد تتطلب حسابًا للوصول إليها.

تمثل كوكبة الثور النصف الأمامي من الإله اليوناني زيوس المتحول ، والذي تقع أرباعه الخلفية تحت الماء لأنه مشغول جدًا بحمل أوروبا (ابنة ملك صور الذي تم إغراؤه بركوبه) عبر البحر إلى جزيرة كريت حيث ينتهي الملك أستيريوس بالزواج عندما يدرك زيوس أنه لا يستطيع الزواج منها بنفسه. ينظر البعض إلى Aldebaran على أنه العين المتوهجة للثور ، مع النجم الأبيض Beta Tauri (Elnath) باعتباره قرن الدفع وتشكيل مجموعة Hyades النجمية رأسه. نظرًا لأن الشمس تمر عبر هذه الكوكبة من منتصف مايو وحتى منتصف يونيو في نصف الكرة الشمالي ، فمن الأفضل مشاهدة برج الثور في أوائل الشتاء. لمزيد من المعلومات حول النجوم والأشياء في هذه الكوكبة ولإيضاح ، انتقل إلى كريستين كرونبيرج برج الثور. للحصول على توضيح آخر ، انظر برج الثور لديفيد هاورث.

لمزيد من المعلومات حول النجوم بما في ذلك أكواد فئة الطيف واللمعان ، انتقل إلى صفحة ويب ChView على نجوم مجرة ​​درب التبانة.


كشف العلماء لغز كيميائي خلف فريد سديم السلطعون سوبرنوفا

تشير دراسة جديدة إلى عنصر سري في وصفة هذه الكوارث الكونية الجميلة.

في عام 1054 ، لاحظ علماء الفلك الصينيون نجمًا جديدًا ساطعًا بشكل لا يصدق في السماء. ساطع جدًا ، في الواقع ، كان مرئيًا أثناء النهار.

لم يكن هذا نجمًا عاديًا ، أو في الواقع ، نجمًا على الإطلاق. بدلاً من ذلك ، كان انفجارًا ناتجًا عن الموت العنيف لنجم ، على بعد حوالي 6500 سنة ضوئية من الأرض. بشكل لا يصدق ، بقايا هذه الكارثة - سديم السرطان - لا تزال مرئية حتى اليوم في كوكبة الثور.

Now, for the first time, scientists have pieced together the last moments of the star that birthed this stunning nebula, finding that a strange chemical reaction may have been the trigger for the star's collapse.

As its name suggests, the Crab Nebula looks sort of like a gigantic, cosmic crab. Stretching 6 light years across, the nebular is a popular target for astronomers, both academic and amateur.

But until now, the origins of the supernova had been a mystery. A recent study, published in The Astrophysical Journal, retraces the origins of supernovae of massive stars like the one that resulted in the Crab Nebula in unprecedented detail. Its results suggest that the Crab Nebula may owe itself to the unique effects of a single chemical element, neon, on a star's core.

Essentially, neon inside massive stars appears to eat away at electrons in the stars’ cores. This cannibalistic process, known as electron capture, eventually leads to the collapse of the star — and a giant supernova.

Solving supernovae mysteries

Seeing a supernova from Earth is a rare occurrence, but on a cosmic scale, these massive explosions are much more commonplace than you might think. Every second, a star dies in the vast universe.

As it nears death, stars run out of fuel and collapse under the weight of their own gravitational force. This is a supernova.

Each supernova is unique, depending on the mass and properties of the dead star, like a cosmic snowflake. And the Crab Nebula's eye-catching shape makes it stand out from the rest.

In the new study, the team of researchers looked at the supernovae origins of giant stars that are 8 to 10 times the mass of our Sun. The mass of the Sun is measured as 1.989 x 10^30 kilograms, which is about 333,000 Earths.

Supernovae from stars this large have some distinct features. They often result in the birth of a small neutron star, for example.

But looking to the stars' cores provides more detail as to their characteristics, and their origins. Stars of that mass have cores composed of oxygen, magnesium, and neon. A large number of electrons also crowd the stars’ cores, helping it maintain a high-enough energy level to keep the cores stable.

Previous studies have found that once the density of one of these stars' core is high enough, then magnesium and neon start eating away at the electrons.

But scientists were unsure what role electron capture played in prompting these stars' supernovae.

To help settle the debate, the researchers on the new paper studied a star that’s around 8.4 times the mass of the Sun, and ran a computer simulation of the star’s core evolution over time.

As magnesium and neon ate away at the electrons, the star’s core began to rapidly shrink.

The electron capture process also released heat. As the temperature increased, protons in the star began to escape from its core, making the electrons easier prey, according to the study.

That cyclical process eventually leads to the collapse of the star in a giant supernova, and the birth of a neutron star.

The Crab Nebula explained

This same electron-capture process may have been culprit that led to the Crab Nebula supernova — the remnants of which remain visible nearly 1000 years after it first blew.

The Crab Nebula has a rapidly spinning neutron star at the center. The remnants of the giant supernova continues to stretch out and expand into the universe.

The star ejects two beams of radiation, making it seem like the neutron star is pulsing at a rate of 30 times per second. A slew of electrons also spin around the star's magnetic field lines at nearly the speed of light, producing the faint, blue light at the center of the Crab Nebula.

Scientists have observed plenty of supernovae, but even with forensic studies like this one shedding light on the process that births them, the true lead-up to these cosmic events remains largely a mystery. Modern-day researchers have never directly observed the process that a star goes through before it explodes, after all.

Late last year, the infamous star Betelgeuse gave astronomers a tiny speck of hope of doing just that. In December, 2019, it began to dim unexpectedly, leading some to believe that it was on the verge of a massive explosion right before our eyes. But Betelgeuse disappointed its captive audience when it started regaining its brightness earlier in February. We will just have to wait for another star to show failing vital signs before we can truly say how these cosmic cataclysms really go down.


Crab Nebula Pulsar Abrupt Acceleration is Ultrarelativistic

The Crab Nebula (NGC 1952) is easily visible through small telescopes, which has allowed astronomers to observe its growth and evolution, ever since its birth in the stellar fires of the supernova that created it became visible in 1054. In 1968, a pulsar was found at the center of the nebula. The rapidly rotating neutron star is the core of the star that went supernova. A new model suggests that the areas near the pulsar are acting as rapid particle accelerators, boosting electrons and heavier particles alike to speeds close to the speed of light.

The Crab Nebula is a supernova remnant located 6,500 light-years away in the constellation Taurus, in the Perseus Arm of the Milky Way. The Crab pulsar is one of the brightest sources of gamma rays observable from Earth.

The new model was proposed by F. A. Aharonian, S. V. Bogovalov, and D. Khangulyan, in the journal Nature and hopes to explain some of the blanks missing in the previous models of this pulsar. The Crab pulsar is about 30 km in diameter, but contains nearly two solar masses (2 م). The intense gravitational influence and rapid rotation of pulsar allows them to carry enormous amounts of energy, which are typically only encountered in particle accelerators.

The pulsar wind is composed of plasma that moves very close to the speed of light. It is not yet known how the pulsar wind transitions from electromagnetic energy into the kinetic energy of fast-moving particles.

The gamma ray signature negates the explanation of a gradual acceleration, which is why the new model indicates a rapid acceleration that results in electrons moving at the same speed as heavier particles.

The electrons and positrons driving the pulsar wind originate in the light cylinder around the Crab pulsar. The new model postulates that the electron-positron plasma cannot be moving rapidly close to the pulsar, since too much of the energy situated there is electromagnetic in nature. The pulsar wind gather momentum in a process that’s known as inverse Compton scattering.

This model is plausible for the production of high-intensity gamma ray pulses but further observations are needed to determine if the pulsar wind acceleration and region of gamma ray production correspond to what has been proposed.


LIGO Observations Probe the Dynamics of the Crab Pulsar

PASADENA, Calif.-- The search for gravitational waves has revealed new information about the core of one of the most famous objects in the sky: the Crab Pulsar in the Crab Nebula. An analysis by the international LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) Scientific Collaboration to be submitted to Astrophysical Journal Letters has shown that no more than 4 percent of the energy loss of the pulsar is caused by the emission of gravitational waves.

The Crab Nebula, located 6,500 light years away in the constellation Taurus, was formed in a spectacular supernova explosion in 1054. According to ancient sources, including Chinese texts that referred to it as a "guest star," the explosion was visible in daylight for more than three weeks, and may briefly have been brighter than the full moon. At the heart of the nebula remains an incredibly rapidly spinning neutron star that sweeps two narrow radio beams across the Earth each time it turns. The lighthouse-like radio pulses have given the star the name "pulsar."

"The Crab Pulsar is spinning at a rate of 30 times per second. However, its rotation rate is decreasing rapidly relative to most pulsars, indicating that it is radiating energy at a prodigious rate," says Graham Woan of the University of Glasgow, who co-led the science group that used LIGO data to analyze the Crab Pulsar, along with Michael Landry of the LIGO Hanford Observatory. Pulsars are almost perfect spheres made up of neutrons and contain more mass than the sun in an object only 10 km in radius. The physical mechanisms for energy loss and the accompanying braking of the pulsar spin rate have been hypothesized to be asymmetric particle emission, magnetic dipole radiation, and gravitational-wave emission.

Gravitational waves are ripples in the fabric of space and time and are an important consequence of Einstein's general theory of relativity. A perfectly smooth neutron star will not generate gravitational waves as it spins, but the situation changes if its shape is distorted. Gravitational waves would have been detectable even if the star were deformed by only a few meters, which could arise because its semisolid crust is strained or because its enormous magnetic field distorts it. "The Crab neutron star is relatively young and therefore expected to be less symmetrical than most, which means it could generate more gravitational waves," says Graham Woan.

The scenario that gravitational waves significantly brake the Crab pulsar has been disproved by the new analysis.

Using published timing data about the pulsar rotation rate from the Jodrell Bank Observatory, LIGO scientists monitored the neutron star from November 2005 to August 2006 and looked for a synchronous gravitational-wave signal using data from the three LIGO interferometers, which were combined to create a single, highly sensitive detector.

The analysis revealed no signs of gravitational waves. But, say the scientists, this result is itself important because it provides information about the pulsar and its structure.

"We can now say something definite about the role gravitational waves play in the dynamics of the Crab Pulsar based on our observations," says David Reitze, a professor of physics at the University of Florida and spokesperson for the LIGO Scientific Collaboration. "This is the first time the spin-down limit has been broken for any pulsar, and this result is an important milestone for LIGO."

Michael Landry adds, "These results strongly imply that no more than 4 percent of the pulsar's energy loss is due to gravitational radiation. The remainder of the loss must be due to other mechanisms, such as a combination of electromagnetic radiation generated by the rapidly rotating magnetic field of the pulsar and the emission of high-velocity particles into the nebula."

"LIGO has evolved over many years to its present capability to produce scientific results of real significance," says Jay Marx of the California Institute of Technology, LIGO's executive director. "The limit on the Crab Pulsar's emission of gravitational waves is but one of a number of important results obtained from LIGO's recent two-year observing period. These results only serve to further our anticipation for the spectacular science that will come from LIGO in the coming years."

"Neutron stars are very hot when they are formed in a supernova, and then they cool rapidly and form a semisolid crust. Our observation of a relatively young star like the Crab is important because it shows that this skin, if it had irregularities when it first 'froze,' has by now become quite smooth," says Bernard F. Schutz, director of the Albert Einstein Institute in Germany.

Joseph Taylor, a Nobel Prize-winning radio astronomer and professor of physics at Princeton University, says, "The physics world has been waiting eagerly for scientific results from LIGO. It is exciting that we now know something concrete about how nearly spherical a neutron star must be, and we have definite limits on the strength of its internal magnetic field."

The LIGO project, which is funded by the National Science Foundation, was designed and is operated by Caltech and the Massachusetts Institute of Technology for the purpose of detecting gravitational waves, and for the development of gravitational-wave observations as an astronomical tool.

Research is carried out by the LIGO Scientific Collaboration, a group of 600 scientists at universities around the United States and in 11 foreign countries. The LIGO Scientific Collaboration interferometer network includes the LIGO interferometers (including the 2 km and 4 km detectors in Hanford, Washington, and a 4 km instrument in Livingston, Louisiana) and the GEO600 interferometer, located in Hannover, Germany, and designed and operated by scientists from the Max Planck Institute for Gravitational Physics and partners in the United Kingdom funded by the Science and Technology Facilities Council (STFC).

The next major milestone for LIGO is the Advanced LIGO Project, slated for operation in 2014. Advanced LIGO, which will utilize the infrastructure of the LIGO observatories, will be 10 times more sensitive. Advanced LIGO will incorporate advanced designs and technologies that have been developed by the LIGO Scientific Collaboration. It is supported by the NSF, with additional contributions from the U.K. STFC and the German Max Planck Gessellschaft.

The increased sensitivity will be important because it will allow scientists to detect cataclysmic events such as black-hole and neutron-star collisions at ten-times-greater distances and to search for much smaller "hills" on the Crab Pulsar.


The star that died and became the Crab Nebula and Crab Pulsar? - الفلك

Composite image of the Crab Nebula using different wavelengths of light. [Credit: X-ray: NASA/CXC/SAO Optical: NASA/STScI Infrared: NASA-JPL-Caltech]

The first entry in Charles Messier's catalog of nebulous objects is M1, the Crab Nebula in the constellation Taurus. In 18th-century telescopes it was no more than a fuzzy patch. Yet imaged by the Hubble Space Telescope the Crab Nebula is fascinating and intricate. What is it? Why is it called the Crab Nebula? And what is the amazing secret hidden in its center?

The nebula
The nebula is around three times the size of our Solar System, and it's expanding at the rate of 1500 km per second (900 miles/sec). It's a long way off – 6500 light years – but it's a bright object in a wide range of light wavelengths. Here you can see four examples.

The Crab Nebula can't be seen without a telescope, and it wasn't discovered until the eighteenth century when telescopes were in widespread use. English astronomer John Bevis found it in 1731, and it was independently discovered by French comet-hunter Charles Messier in 1758. In the following century, improved telescopes meant that some structure was becoming visible. When Irish astronomer William Parsons (Lord Rosse) observed it in 1844, he thought there was something crablike about it. Yet four years later with a much bigger telescope he didn't see any resemblance to a crab – nor has any observer since. But the name stuck.

In the twentieth century the Crab Nebula was recognized as a supernova remnant.

The supernova: SN 1054
When a massive star runs out of fuel, its core collapses dramatically, setting off a stupendous explosion. For a time, it's brighter than an entire galaxy – this is a supernova. The supernova remnant is an expanding gas cloud created in the explosion from the outer layers of the original star. In the Hubble image there are filaments around a blue central region. The filaments are what's left of the material from the star's outer layers.

Almost a thousand years ago Chinese astronomers recorded a “guest star” in the area of sky where we see M1 now. It was visible in the night sky for about two years from the original sighting. But even more spectacularly, if we had a time machine that would let us visit the summer of 1054, we could see the supernova during the day. The Chinese records are the most comprehensive, but we also have references to this strange star from Japan and from the Middle East. In addition, there is artwork done by native Americans in the southwest which may refer to it.

M1 is in the right part of the sky to be the remnant of SN 1054. An understanding of supernovae plus the observed expansion rate of the nebula let astronomers work backward to the explosion. This provides a convincing time frame. The Crab Nebula was the first celestial object to be linked to a historical celestial event.

Yet there must be more to the story than the nebula. If there was a supernova, where is the collapsed core of the exploded star?

The pulsar
The core of the star became a neutron star. The collapse was so complete that even the atoms it was made of collapsed. Orbiting electrons joined with protons in the nucleus to form neutrons. The neutron star has a mass greater than that of the Sun, yet it's only about the size of a city. A teaspoon of its matter would weigh several million tons.

The neutron star in the Crab Nebula is a pulsar. A pulsar is a neutron star which has a powerful magnetic field, spins rapidly, and emits a beam of radio waves. Like a lighthouse, each time the radiation beam points our way we can detect a pulse.

The very first pulsar was discovered by Jocelyn Bell and Antony Hewish at Cambridge University in 1967. Before that, neutron stars were merely an exotic theoretical construct. The discoverers of the first pulsar had no idea what they had found. They tried unsuccessfully to link the strong regular pulses to various kinds of interference. Before the pulsing object was identified as a collapsed star, the discoverers even considered the possibility of a distant alien communication beacon, jokingly calling it LGM-1, with LGM standing for “little green men”.

In 1968 astronomers found a pulsar that was somewhere in the general direction of M1. This "lighthouse" was pulsing an impressive 30 times a second. It was intriguing, but it's difficult to identify a radio source optically. Nonetheless the Crab Pulsar was found optically in the center of the nebula. It was the first pulsar to be identified through a visible light pulse. Even now, although there are around two thousand known pulsars, only a small fraction have an optical light pulse.

Supernovae and their remnants
What do the following have in common? Gold jewelry silver for water purification and in surgical masks copper wiring for your electrical needs semiconductors for your computer, tablet or smartphone iodine for your thyroid gland to work properly. All of these products – and many more – use heavy elements that are made in supernova explosions.

The expanding supernova remnant ejects the heavy elements into space, where they may then be incorporated into new stars and planets. And not only does the supernova remnant supply heavy elements, but its associated shock wave is also a trigger for new star formation. This is recycling on a grand scale.

حقوق الطبع والنشر للمحتوى ونسخة 2021 بواسطة منى إيفانز. كل الحقوق محفوظة.
هذا المحتوى كتبته منى إيفانز. إذا كنت ترغب في استخدام هذا المحتوى بأي طريقة ، فأنت بحاجة إلى إذن كتابي. تواصل مع منى إيفانز للحصول على التفاصيل.


One of the Most Famous Messier Object – The Crab Nebula and Its Secrets

Co-founder and editor of AstronomHub.
Amateur astronomer over 20 years.

The Crab Nebula, the Story Begins in 1054

In the year 1054, a star-like light appeared in the constellation Taurus region. This star-like light, previously unseen by anyone, grew in brightness over the next few months until it became the second brightest celestial body after the Moon in the night sky. Its brightness faded within 2 years and completely disappeared in the sky.

This celestial event, recorded by Chinese and Japanese astronomers, has probably been observed in many places. Because of the dark age in Europe, this celestial event was recorded by very few people and then disappeared.

The location of the Crab Nebula in the constellation Taurus.

Despite the golden age of astronomy in the Middle East, very few astronomers were interested in and recorded this celestial event. Because astronomers in Islamic geography were recording celestial events that occurred more periodically to create a calendar.

Nobody was recording sudden celestial events such as the appearance of comets. In northern European countries such as England, the bad weather has caused this celestial event to be unnoticed by anyone.

Since supernova explosions are rare events, such celestial events have not been remembered and forgotten by anyone. Only a few observation records remain.

The Birth of the Messier Catalog

In 1731, the English astronomer John Bevis discovered the Crab Nebula when he turned his telescope into the constellation Taurus. The Crab Nebula, which was observed again by Charles Messier in 1758, was first confused with Comet Halley.

Frustrated over time, Messier began to observe this celestial body more closely. Observing many similar objects in the sky, Messier decided to prepare a catalog which contains these celestial objects without comets.

The Crab nebula became one of the first and most famous objects in this catalog. In fact, the biggest factor in Messier’s preparation of this catalog is the Crab Nebula. Many amateur astronomers still use this catalog frequently.

This catalog includes some of the most beautiful telescope targets in the sky. The Crab Nebula is also called Messier 1 (M1) in this catalog, where each celestial body is given numbers.

In 1921 Carl Otto Lampland noticed changes in the shape of the nebula. Lampland did not notice these changes through observations he made alone. He realized this change by comparing the hand drawings of the observations made in the previous 200 years with the photographs he took.

Although most of the observations were hand drawn, it was obvious that there was a change in the nebula. The nebula was getting larger and larger.

Reproduction of the first depiction of the nebula by Lord Rosse (1844)
The Evolution of the Crab Nebula

Astronomers have tried to calculate how long it has been expanding by measuring the rate of expansion of the nebula. The nebula has been expanding for about 900 years. They found that, based on ancient astronomical records, Chinese and Japanese astronomers indicated the exact place in the sky where this event occurred.

Thanks to recent technological advances that have enabled us to understand the evolution of stars. We have realized that this nebula is a supernova remnant that occurred 1000 years ago (according to the observation on Earth). These were the remnants of the death of a nebula star.

Other Secrets Concealed by the Nebula

Long after the supernova, in 1967, Jocelyn Bell Burnell discovered regular bursts of radiation like heartbeats in the Crab Nebula. Burnell discovered it was a pulsar emitted by a neutron star left over from a collapsed star.

The Crab Nebula Image combining optical data from Hubble (in red) and X-ray images from Chandra X-ray Observatory (in blue).

This pulsar, which keeps the Crab Nebula still glowing, is surrounded by the remnants of the Crab Nebula. The pulsar inside this supernova that exploded a thousand years ago and continues to expand is spreading the gases that are the remnants of the supernova.

As a result of international study and collaboration for nearly a thousand years, the entire evolution of the Cancer nebula has been observed with the naked eye and hand drawings. The development of technology with the past centuries continues to complete the missing parts of these works.

The Crab Nebula seen in radio, infrared, visible light, ultraviolet, X-rays, and gamma-rays


شاهد الفيديو: علوم ناسا: توهجات فائقة من سديم السرطان (شهر اكتوبر 2021).