الكشف عن آلية إطلاق النجوم النيوترونية للنبضات الراديوية السريعة

الكشف عن آلية إطلاق النجوم النيوترونية للنبضات الراديوية السريعة بالاستفادة من خلل في سرعة دورانها. وذلك بعد انفجار كويكب قريب من النجم بفعل جاذبيته.

نجم نيوتروني يدور بسرعة وذو حقل مغناطيسي هائل أصابه خلل في سرعة دورانه، وذلك عندما دمر صخرة فضائية.

وتبين أن هذا النجم النيوتروني المسمى SGR 1935+2154، والذي يبعد ٣٠ ألف سنة ضوئية تقريباً قرب مركز المجرة، قد أصابه خلل. إذ غير سرعته الدوارنية بعد أن جذب إليه كويكباً بقوة جاذبيته ومزقه. وهذا الشذوذ أو الخلل تجلى بتغيير النجم النيوتروني سرعته الدورانية مع إطلاق نبضة راديوية سريعة وانفجار ضخم من موجات راديوية.

وفي دراسة جديدة على هذا النجم صاحب الخلل، يمكن لعلماء الفلك أخيراً الربط بين نبضات الطاقة الراديوية الغامضة هذه مع الأجسام النجمية المتطرفة الباقية بعد موت النجوم، والمعروفة باسم النجوم المغناطيسية.

النجوم المغناطيسية والنبضات الراديوية السريعة

تولد النجوم المغناطيسية كغيرها من النجوم النيوترونية عندما ينفد وقود الاندماج النووي للنجم. وهذه عملية تطلق -نحو الخارج- الطاقة اللازمة لمنع انخماص النجم بفعل جاذبيته.

فعند تمزق الطبقات الخارجية لنجم بانفجار مستعر أعظم هائل أو بانفجار نجمي، ينخمص اللب الداخلي. فتولد بقايا نجم بكتلة الشمس لكنها محشورة بأبعاد تعادل أبعاد مدينة متوسطة. (ملعقة صغيرة من مادة النجم النيوتروني تزن ١ مليار طن).

ويؤدي هذا الانخماص أو الانهيار أيضاً إلى دفع خطوط الحقل المغناطيسي للنجم الميت إلى بعضها. وهذه يؤدي إلى تشكل أقوى الحقول المغناطيسية في الكون. وبهذا، يعرف هذا النجم النيوتروني الذي يتميز بحقل مغناطيسي هائل باسم النجم المغناطيسي أو الماغنيتار.

أما النبضات الراديوية السريعة من ناحية أخرى فهي أحجية منذ رصدها عام ٢٠٠٧. إذ أن هذه النبضات الراديوية التي تتراوح مددها بين أجزاء من الميلي ثانية إلى ٣ ثانية، والتي نادراً ما تتكرر، ربطت لأول مرة بالنجوم المغناطيسية عام ٢٠٢٠. وذلك عندما رصد علماء الفلك نبضتان راديويتان سريعتان جداً آتيتان من داخل درب التبانة.

ومع أن هذه الترابط بين النبضات السريعة والنجوم المغناطيسية قد كشف عنه، إلا أن العلماء لم يكونوا على يقين من الآلية التي تكمن خلف هذا الترابط.

الدراسة الجديدة

تنص الدراسة الجديدة على أن النجوم المغناطيسية يمكنها أن تعطي نبضات راديوية سريعة عندما يولد تأثيرها الثقالي الهائل قوى مدية ضخمة في كويكب ما، قوية إلى درجة تمزيق هذا الكويكب. ويجدر بالذكر أن التأثير ذاته يرى حول الثقوب السوداء. فعند اقتراب النجم من هذا الوحش الكوني، تمزق جاذبيته النجم.

ولأن النجوم النيوترونية هي في الأساس بقايا نجوم ميتة، فمن الطبيعي أن يحيط بها بقايا أنظمتها الكوكبية. وإذا كانت هذه الأنظمة شبيهة بنظامنا الشمسي، فمن الطبيعي أن يضم هذا الحطام كويكبات.

وإذا انجذب الكويكب بفعل جاذبية النجم المغناطيسي وتدمر، فإن كمية الحركة التي يحملها الكويكب معه في نظامه الكوكبي المنتهي، لا يمكن أن تفنى أيضاً وفق قوانين الفيزياء. وبهذا يحدث خلل في سرعة النجم المغناطيسي بسبب انتقال كمية الحركة التي يحملها الكويكب إلى النجم.

فإذا كان الكويكب يدور بنفس جهة دوران النجم المغناطيسي، فإن هذا الخلل المؤقت يتجلى بزيادة سرعة آنية في دوران النجم. أما إذا كان يدور بعكس جهة دوران النجم، فإن كمية الحركة الزاوية المنتقلة إلى النجم تؤدي إلى إبطاء آني في سرعة دوران النجم، ويسمى عندها خلل معاكس.

ونتيجة لذلك تقع بقايا الكويكب المدمر في شرك الحقل المغناطيسي الهائل للنجم المغناطيسي. مما يؤدي إلى تشابك خطوط الحقل، وانقاطعها المفاجئ ثم إعادة اتصالها. تسمى هذه العملية إعادة الاتصال المغناطيسي، وتطلق النبضات الراديوية السريعة.

وفي النهاية سيسقط ما تبقى من بقايا الكويكب إلى سطح النجم النيوتروني. وبسبب جاذبية النجم الهائلة، فإن سقوط قطعة بوزن المارشميلو على سطحه سيطلق طاقة تعادل انفجار ألف قنبلة هدروجينية.

أي أن البقايا تنتج اندفاعات طاقية هائلة ذات ترددات ضوئية متنوعة يستطيع رصدها العلماء. والمزيد من هذه الكويكبات سيمكن العلماء من تأكيد فهمهم للترابط بين النجوم النيوترونية والأحداث المدمرة التي تنتج النبضات الراديوية السريعة.

ملخص المقال

الكشف عن آلية إطلاق النجوم النيوترونية للنبضات الراديوية السريعة بالاستفادة من خلل في سرعة دورانها. وذلك بعد انفجار كويكب قريب من النجم بفعل جاذبيته.

ويؤدي وقوع بقايا الكويكب في حقل النجم المغناطيسي الهائل إلى ظاهرة إعادة الاتصال المغناطيسي، التي تطلق النبضات الراديوية السريعة.

أي أن البقايا تنتج اندفاعات طاقية هائلة ذات ترددات ضوئية متنوعة يستطيع رصدها العلماء وفهم الظاهرة أكثر.

مع العلم أن سقوط قطعة بوزن المارشميلو من بقايا الكويكب المنفجر على سطح النجم النيوتروني المغناطيسي، سيطلق طاقة تعادل انفجار ألف قنبلة هدروجينية.

المصدر

هنا