הטלסקופ בתחנת החלל שישפר את הידע שלנו אודות כוכבי ניוטרון יחל לפעול

 Neutron Star Interior Composition Explorer, או בקיצור  NICER, הוא שמו של טלסקופ בתחום קרני הרנטגן ששוגר בתחילת יוני על גבי משגר פלקון של חברת SpaceX 9 והוא מותקן כעת על תחנת החלל הבינלאומית, עד אמצע יולי הוא אמור להתחיל את עבודתו המדעית – לחקור עצמים אסטרופיזיים אקזוטיים הידועים ככוכבי נויטרונים ולבחון האם ניתן להשתמש בהם כמשואות ניווט בחלל העמוק לחלליות מדורות עתידיים

כתב: פרופ’ Wynn Ho אוניברסיטת סאות’המפטוון
תרגום: אבי בליזובסקי

Neutron Star Interior Composition Explorer, או בקיצור  NICER, הוא שמו של טלסקופ בתחום קרני הרנטגן ששוגר בתחילת יוני על גבי משגר פלקון של חברת SpaceX 9 והוא מותקן כעת על תחנת החלל הבינלאומית, עד אמצע יולי הוא אמור להתחיל את עבודתו המדעית – לחקור עצמים אסטרופיזיים אקזוטיים הידועים ככוכבי נויטרונים ולבחון האם ניתן להשתמש בהם כמשואות ניווט בחלל העמוק לחלליות מדורות עתידיים.

מה הם כוכבי נויטרונים? כאשר כוכבים כבדים לפחות פי שמונה מהשמש שלנו ממצים את כל דלק המימן שלהם, באמצעות תגובות היתוך תרמו-גרעיני, הלחץ של כוח הכבידה גורם להם להתמוטט. מתרחשת התפוצצות הסופרנובה הגורמת להעפת רוב החומר של הכוכב אל מרחבי החלל. מה שנשאר יהפוך לכוכב ניוטרונים או אף לחור שחור.

אני חוקר כוכבים נויטרונים בגלל מגוון עשיר של תופעות אסטרופיסיקליות ותחומי הפיזיקה הרבים שאליהם הם מחוברים. מה שעושה את כוכבי הנויטרונים מעניינים ביותר הוא שמסתו של כוכב כזה היא פי 1.5 ממסת השמש אבל קוטרו רק 25 ק”מ , כגודל של עיר. כאשר דוחסים את המסה הגדולה הזו לתוך נפח קטן כזה, הגוף נהיה צפוף יותר מאשר גרעין של אטום. כך, למשל, בעוד שלגרעין של אטום הליום יש רק שני נויטרונים ושני פרוטונים, כוכב נויטרונים הוא למעשה גרעין אחד המורכב מ -10 בחזקת 57 נייטרונים ו-10 בחזקת 56 פרוטונים.

אנו יכולים להיעזר בכוכבי נויטרונים כדי לחקור תכונות של פיזיקה גרעינית שלא ניתן לחקור במעבדות על כדור הארץ. לדוגמה, כמה תיאוריות עכשוויות מנבאות כי חלקיקים אקזוטיים של חומר, כגון היפונים וקווארקים מתפוררים, יכולים להופיע בצפיפויות הגבוהות הקיימות בכוכבי נויטרונים. תיאוריות גם מראות שבטמפרטורות של מיליארד מעלות צלזיוס, פרוטונים בכוכב הנויטרונים הופכים למוליכים על-מוליכים ונויטרונים, חסרי המטען החשמלי הופכים לנוזלי-על.

גם השדות המגנטיים של כוכבי נויטרונים הם קיצוניים, אולי החזקים ביותר ביקום, ופי כמה וכמה מיליארדים חזקים מכל דבר שנוצר במעבדות. בעוד שכוח הכבידה על פני כוכב נויטרונים עשוי שלא להיות חזק כמו זה שליד חור שחור, כוכבי נויטרונים עדיין יוצרים עיוותים גדולים במרחב-זמן ויכולים להיות מקורות לגלי כבידה, אשר דבר קיומם התיאורטי עלה במחקר על כוכבי נויטרונים בשנות השבעים, ואושר בשנים האחרונות על ידי ניסויים של פרויקט LIGO.

המשימה העיקרית של NICER היא למדוד במדויק את המסה והרדיוס של כוכבי נויטרונים אחדים – ולמרות שהטלסקופ יחקור גם סוגים אחרים של עצמים אסטרונומיים, אלה מאיתנו החוקרים כוכבי נויטרונים מקווים ש- NICER יספק לנו תובנות ייחודיות לעצמים המרתקים הללו ולפיזיקה שלהם. NICER ימדוד כיצד בהירותו של כוכב נויטרונים משתנה בהתאם לאנרגיה שלו, וכיצד הוא משתנה כאשר הכוכב מסתובב וחושף חלקים שונים של פני השטח שלו. תצפיות אלה יושוו למודלים תיאורטיים המבוססים על תכונות הכוכב, כגון מסה ורדיוס. קביעות מדויקות של מסה ורדיוס יספקו מבחן חיוני לתיאוריה הגרעינית.

היבט נוסף של כוכבי נויטרונים שיכול להיות חשוב למנווטי החלל העתידיים הוא הסיבוב שלהם – שגם הוא ייבדק על ידי NICER. כוכבי נויטרונים מסתובבים, הידועים כפולסרים, פולטים קרינה כמו מגדלור ונראים מסתובבים במהירות של 716 פעמים בשנייה. קצב סיבוב זה בכמה כוכבי נויטרונים יציב יותר משעון האטום הטוב ביותר שיש לנו על כדור הארץ. למעשה, זה המאפיין של כוכבי נויטרונים שהובילו לגילוי כוכבי הלכת הראשונים מחוץ למערכת השמש שלנו בשנת 1992 – שלושה כוכבי לכת בגודל כדור הארץ מסתובבים סביב כוכב נויטרונים.

משימת NICER, באמצעות חלק מהטלסקופ הנקרא SEXTANT, תבדוק אם הסדירות והיציבות המדהימים של סיבוב כוכב נויטרונים יכולים לשמש כמערכת של משואות ניווט בחלל העמוק. כוכבי נויטרונים יכולים לשמש כלוויינים טבעיים התורמים למערכת מיקום גלקטית וניתן לסמוך עליה כדי לנווט חלליות מאוישות ולא מאויישות בין הכוכבים (מחוץ למערכת השמש)

טלסקופ NICER יפעל במשך 18 חודשים, אך יש לקוות כי נאס”א תמשיך לממן את פעולתו גם לאחר מכן, במיוחד אם הוא יוכל לספק את המטרות המדעיות השאפתניות שלט. אני מקווה גם, כי NICER ישלב וישפר מאוד את היכולות שלא יסולא בפז של חלליות רנטגן קודמות – RXTE, צ’אנדרה ו- XMM-Newton – המשמשים לחשוף את מסתרי כוכבים הנויטרונים ותכונות של פיזיקה בסיסית. כוכב הנויטרונים הראשון, פולסר, התגלה בשנת 1967 על ידי ג’וסלין בל ברנל. זה יהיה ראוי להגיע לפריצות דרך אודות כוכבי הנויטרונים בשנת היובל לגילויו.

לכתבה המקורית, ברשיון CC