About once every century, a massive star somewhere in our galaxy runs out of fuel. This happens after millions of years of heat and pressure have fused the star’s hydrogen into heavier elements like helium, carbon, and nitrogen— all the way to iron. No longer able to produce sufficient energy to maintain its structure, it collapses under its own gravitational pressure and explodes in a supernova. The star shoots most of its innards into space, seeding the galaxy with heavy elements. But what this cataclysmic eruption leaves behind might be even more remarkable: a ball of matter so dense that atomic electrons collapse from their quantum orbits into the depths of atomic nuclei. The death of that star is the birth of a neutron star: one of the densest known objects in the universe, and a laboratory for the strange physics of supercondensed matter.
بە نزیکی هەر سەدەیەک. ئەستێرەیەکی گەورە لە شوێنێکی گەلە ئەستێرەکەماندا وزەی تێدا نامێنێت. ئەمەش، لەدوای ملیۆنەها ساڵ لە گەرمی و پەستان گشت هایدرۆجینی ناو ئەستێرەکەی پیتاندووە بە توخمە قورسەکانی وەک، هیلیۆم، کاربۆن، نایترۆجین - هەتا ئاسن. کە چیتر ناتوانێت وزەی بەردەوام بەرهەمبێنێت بۆ بەردەوامی دان بە شێوەکەی، لە ژێر هێزی کێشکردنی خۆیدا دەڕوخێت (بە شێوەیەکی گەورە دەتەقێتەوە (سوپەر نۆڤا. ناوەڕۆکی ئەستێرەکە زۆربەی بەرەو بۆشایی بڵاودەبێتەوە، بەمەش توخمە قورسەکان لە گەلەئەستێرەکەدا بڵاو دەبێتەوە. بەڵام لەدوای ئەم تەقینەوە گەورەیە شتێکی زۆر سەمەرە لە دوای خۆی جێ دەهێڵێت تۆپێک لە ماددە کە ئەوەندە چڕە ئەلیکترۆنەکان دەڕوخێنت و دەچنە ناو خولگەی ناو ناوەڕۆکی گەردیلەکانەوە. مەرگی ئەو ئەستێرەیە دەبێتە لەدایک بوونی ئەستێرەی نیوتڕۆنی: کە یەکێک لە چڕترین تەنە ناسراوەکانی گەردوونن. و تاقیگەیەکی سەیری فیزیا بۆ ماددەی سەروو چڕی بەرز.
But what is a neutron star? Think of a compact ball inside of which protons and electrons fuse into neutrons and form a frictionless liquid called a superfluid— surrounded by a crust. This material is incredibly dense – the equivalent of the mass of a fully-loaded container ship squeezed into a human hair, or the mass of Mount Everest in a space of a sugar cube. Deeper in the crust, the neutron superfluid forms different phases that physicists call “nuclear pasta,” as it’s squeezed from lasagna to spaghetti-like shapes.
بەڵام، ئەستێرەی نیوترۆن چییە؟ بیر لە تۆپێکی چڕ بکەوە کە لەناویدا پڕۆتۆن و ئەلیکتڕۆن دەگۆڕێن بە نیوتڕۆن بەمەش، شلەیەکی لووس دروست دەکەن (کە ناودەبرێت بە سەروو شلەکان (سوپەرفلوید کە بە توێکڵێک ڕووپۆش کراوە. ئەم ماددەیە زۆر چڕە کە یەکسانە بە یەک بارهەڵگری گەورەی پڕ چڕکرابێت بۆ تاڵە موویەکی مرۆڤ، یان بارستەی شاخی ئێڤەرێست لە شێوەی کڵۆیەک شەکردا. لە ناو توێکڵەکەدا، شلەی نیوتڕۆنی لە چەند شێوەیەکدا هەیە کە فیزیازانەکان ناویدەبەن بە مەعکەرۆنی گەردیلەیی لە شێوەی پانی لازانیاوە دەبن بە شێوەی سپاگێتی دەرزیلەیی
The massive precursors to neutron stars often spin. When they collapse, stars that are typically millions of kilometers wide compress down to neutron stars that are only about 25 kilometers across. But the original star’s angular momentum is preserved. So for the same reason that a figure skater’s spin accelerates when they bring in their arms, the neutron star spins much more rapidly than its parent. The fastest neutron star on record rotates over 700 times every second, which means that a point on its surface whirls through space at more than a fifth of the speed of light. Neutron stars also have the strongest magnetic field of any known object. This magnetic concentration forms vortexes that radiate beams from the magnetic poles. Since the poles aren’t always aligned with the rotational axis of the star, the beams spin like lighthouse beacons, which appear to blink when viewed from Earth. We call those pulsars. The detection of one of these tantalizing flashing signals by astrophysicist Jocelyn Bell in 1967 was in fact the way we indirectly discovered neutron stars in the first place. An aging neutron star’s furious rotation slows over a period of billions of years as it radiates away its energy in the form of electromagnetic and gravity waves.
لە پێش دروست بوونی ئەستێرەی نیوتڕۆن ئەستێرەکانی دەسوڕێنەوە. کاتێک بەرەو ڕوخان دەڕۆن، ئەم ئەستێرانەی کە پانیەکانیان دەگاتە ملیۆنەها کیلۆمەتر چڕ دەبنەوە بۆ ئەستێرەیەکی نیوتۆنی کە تیرەکەی لە ٢٥ کیلۆمەتر زیاتر نییە. بەڵام تەوژمی گۆشەیی ئەستێرە بنەڕەتیەکە هێشتا پارێزراو دەبێت بە هەمان هۆکاری ئەو خلیسکێنەری سەر سەهۆڵ خێراتر دەبێت کە قۆڵەکانیان دادەخەن ئەستێرەی نیوتڕۆنی زۆر خێراتر لە ئەستێرە بنەڕەتییەکە دەسوڕێتەوە خێراترین ئەستێرەی نیوتڕۆنی کە پێوانەکرابێت ٧٠٠، جارە لە هەر چرکەیەکدا سوڕاوەتەوە ئەمەش ئەوە دەگەێنێت کە خاڵێک لەسەر ڕووەکەی لە بۆشاییدا دەسوڕێتەوە بە خێراییەک زیاتر لە ١\٥ ی خێرایی ڕوناکی. هەروەها، ئەستێرەی نیوترۆنی بەهێزترین بواری موگناتیسیان هەیە. ئەم چڕبوونەوە موگناتیسیە چەند گێژاوێک دروست دەکات کە دەبێتە هۆی دەردانی تیشکدانەوەیەکی بەهێز لە جەمسەرە موگناتیسیەکانی. لەبەر ئەوەی جەمسەرەکان، لەگەڵ گۆشەی سوڕانەوەی ئەستێرەکە ڕێک نین، ئەم گورزانە وەک نیشانەکانی چرای ڕێنیشندەری دەریا دەسوڕێنەوە، کە بە شێوەی کوژاندنەوەو داگیرسان لە زەویەوە دیارن و بە پۆڵسار دەناسرێن .ئەستێرەی ترپەدار دۆزینەوەی ئەم نیشانە ڕوناکیانە لەلایەن فیزیازانی بۆشایی ئاسمان جۆسێلین بێڵ لە ١٩٦٧ لە ڕاستیدا، ڕێگەیەکی نا ڕاستەوخۆ بوو بۆ دۆزینەوەی ئەستێرەی نیوترۆنی لە یەکەم باردا. سوڕانەوە بەهێزەکەی ئەستێرەی نیوترۆنی لەدوای ملیارەها ساڵ هێواش دەبێتەوە کە وزەکەی، لە شێوەی شەپۆلی کارۆموگناتیسی و شەپۆلی کێشکردن پەرش دەکاتەوە.
But not all neutron stars disappear so quietly. For example, we’ve observed binary systems where a neutron star co-orbits another star. A neutron star can feed on a lighter companion, gorging on its more loosely bound atmosphere before eventually collapsing cataclysmically into a black hole.
بەڵام، هەموو ئەستێرە نیوترۆنیەکان بە بێدەنگی نامرن. بۆ نمونە، تێبینی چەند سیستەمێکی دوانەییمان کردووە کە کاتێک ئەستێرەیەکی نیوترۆنی بە دەوری ئەستێرەیەکی تردا دەسوڕێتەوە ئەستێرە نیوترۆنیەکە وزە لە هاوەڵە بارستە کەمەکەی وەردەگرێت، و لەسەر بەرگەهەوا کەمچڕییەکەی وزە وەردەگرێت لە کۆتاییدا بە شێوەیەکی وێرانکەر بۆ چاڵی ڕەش دەگۆڕدرێت.
While many stars exist as binary systems, only a small percentage of those end up as neutron-star binaries, where two neutron stars circle each other in a waltz doomed to end as a merger. When they finally collide, they send gravity waves through space-time like ripples from a stone thrown into a calm lake.
لە کاتێکدا زۆر لەم ئەستێرانە لەم سیستەمە دوانیانەدا هەن، تەنها ڕێژەیەکی کەمیان سیستەمی دوانی ئەستێرە-نیوترۆنیەکانن. کە دوو ئەستێرەی نیوترۆنی لە سەمایەکی هاوتا دان کە بەیک گرتن کۆتایی دێت. کە لە کۆتاییدا بەریەک دەکەون، شەپۆلی کێشکردن بە مەودای کات-بۆشایی بڵاو دەکەنەوە وەک ئەو شەپۆلانەی لە کاتی بەریەککەوتنی بەردێک بە ڕووی ئاوێکی مەنگ دروستی دەکات.
Einstein’s theory of General Relativity predicted this phenomenon over 100 years ago, but it wasn't directly verified until 2017, when gravitational-wave observatories LIGO and VIRGO observed a neutron star collision. Other telescopes picked up a burst of gamma rays and a flash of light, and, later, x-rays and radio signals, all from the same impact. That became the most studied event in the history of astronomy. It yielded a treasure trove of data that’s helped pin down the speed of gravity, bolster important theories in astrophysics, and provide evidence for the origin of heavy elements like gold and platinum.
تیۆری ڕێژەیی گشتی ئەنیشتاین ١٠٠ ساڵ پێش ئێستە پێشبینی ئەم دیاردەیەی کردووە ، بەڵام تا ٢٠١٧ نەسەلمێنرا. کاتێک وێستگەی نیشانەکردنی شەپۆلی کێشکردنی لیگۆ و ڤێرگۆ بەیەکداکەوتنی دوو ئەستێرەی نیوترۆنیان دۆزیەوە. تەلیسکۆپەکانی تر تەوژمی تیشکی گاما و ڕوناکیانی نامۆیان دۆزیەوە، لە دوایشدا، تیشکی ئێکس و شەپۆلی ڕادیۆیی لەم بەیەکداکەوتندا تۆمارکرا. ئەمە بوو بە یەکێک لەو ڕووداوانەی زۆرترین توێژینەوەی دەربارە کرا. گەنجینەیەک لە زانیاری بەخشی کە یارمەتی دیاریکردنی خێرایی شەپۆڵەکانی کێشکردنی دا، چەند تیۆریەکی گرنگی فیزیای ئەستێرەناسی بەرهەمهات، و بەڵگەی لەسەر شوێنی بنەڕەتی توخمە قورسەکانی ئاڵتون و پلاتین بەردەست کرد.
Neutron stars haven’t given up all their secrets yet. LIGO and VIRGO are being upgraded to detect more collisions. That’ll help us learn what else the spectacular demise of these dense, pulsating, spinning magnets can tell us about the universe.
ئەستێرە نیوترۆنیەکان هێشتا هەموو ڕازەکانیان ئاشکرا نەکردووە. لیگۆ و ڤێرگۆ ڕۆژ بەڕۆژ بۆ دۆزینەوەی .یەکبوونی زیاتر بەرەوپێش دەچن ئەمەش یارمەتیمان دەدات بزانین ئەم تەنە سەرنجڕاکێشە موگناتیسە بەهێزە سوڕاوەیە چی ڕازێکی گەردوونمان بۆ ئاشکرا دەکات.