النجوم الميتة تستطيع الاحتفال بسنتين جديدتين كل ثانية بالألعاب النارية الكونية القريبة
النجوم الميتة تستطيع الاحتفال بسنتين جديدتين كل ثانية بالألعاب النارية الكونية القريبة
من المرجح أن تتوقف الألعاب النارية في الحي الذي تعيش فيه مع اقتراب احتفالات العام الجديد من نهايتها. ولكن بالنسبة للنجوم النيوترونية، وهي نجوم ميتة تدور بسرعة كبيرة لدرجة أنها تستطيع الاحتفال بعام جديد على الأرض مرتين في الثانية، فقد لا تنتهي الألعاب النارية الكونية أبدًا.
تشير أبحاث جديدة إلى أن عروض الألعاب النارية السماوية التي يتم إنشاؤها في بيئات مغناطيسية عالية بالقرب من بعض النجوم النيوترونية قد تكون مسؤولة عن انفجارات سريعة وغامضة من الطاقة تسمى الانفجارات الراديوية السريعة (FRBs).
إن هذه الاكتشافات الجديدة، التي نشرتها الطبيعة، تظهر أن الاندفاعات الراديوية السريعة تنشأ على ما يبدو من مسافة قريبة للغاية من هذه النجوم الميتة المتطرفة. وهذه المسافة تعادل ضعف المسافة بين نيويورك ولوس أنجلوس.
وقالت كينزي نيمو، قائدة الفريق والباحثة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT)، وهي باحثة ما بعد الدكتوراه في معهد كافلي للفيزياء الفلكية وأبحاث الفضاء، في بيان: "في بيئات النجوم النيوترونية هذه، تكون المجالات المغناطيسية في الواقع عند حدود ما يمكن للكون أن ينتجه".
الانفجارات الراديوية السريعة والنجوم النيوترونية
على الرغم من مدى روعة العروض الضوئية التي تولدها الألعاب النارية التي صنعها الإنسان على الأرض، فإن الانفجارات الراديوية السريعة تجعلها تشعر بالخجل.
تستمر هذه الانفجارات الراديوية السريعة لمدة جزء من الألف من الثانية، ويمكنها أن تصدر نفس الطاقة التي تستغرقها الشمس في ثلاثة أيام لإشعاعها. ونتيجة لهذا، يمكن لهذه الانفجارات القوية من الطاقة أن تتفوق على مجرات بأكملها.
قد تقودك هذه القوة المذهلة إلى استنتاج أن الاندفاعات الراديوية السريعة نادرة، لكن هذا ليس صحيحًا. فمنذ رصد علماء الفلك أول اندفاعة راديوية سريعة في عام 2007، تم رصد الآلاف منها. بعضها ينفجر على بعد 8 مليارات سنة ضوئية، وبعضها قريب جدًا لدرجة أنه يحدث داخل مجرة درب التبانة.
ورغم أن هذه الاندفاعات الراديوية السريعة مشرقة وشائعة، إلا أن سببها ظل لغزا. ولكن قوتها ربطتها بالبيئات الأكثر تطرفا في الكون: المناطق المحيطة بالنجوم النيوترونية.
وقال نيمو "كان هناك الكثير من الجدل حول ما إذا كان هذا الانبعاث الراديوي الساطع قادراً على الهروب من هذا البلازما المتطرفة".
النجوم النيوترونية هي بقايا نجمية تنشأ عندما تموت النجوم الضخمة وتنضغط أنويتها، التي تبلغ كتلتها حوالي ضعف كتلة الشمس، إلى عرض يبلغ حوالي 12 ميلاً (20 كيلومترًا). تُعرف النجوم النيوترونية ذات المجالات المغناطيسية القوية باسم "النجوم المغناطيسية".
وقال عضو الفريق والباحث في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا كيوشي ماسوي في البيان: "لا يمكن للذرات أن توجد حول هذه النجوم النيوترونية شديدة المغناطيسية، والمعروفة أيضًا باسم النجوم المغناطيسية – فسوف تتمزق فقط بواسطة المجالات المغناطيسية".
هناك نظريتان سائدتان حول النجوم المغناطيسية وانبعاثات الراديو السريع. تشير إحداهما إلى أنها تحدث بالقرب من هذه النجوم الميتة في ظل الظروف المضطربة التي تولدها الجاذبية الشديدة للأجسام. وتشير النظرية الأخرى إلى أن الراديو السريع ينشأ عن موجات الصدمة المنتشرة من النجوم النيوترونية وبالتالي تنشأ بعيدًا عن بقايا النجوم الكثيفة.
وللاختيار بين هذه المصادر، لجأ الفريق إلى إشارة راديوية سريعة تسمى FRB 20221022A، وهي إشارة راديوية تتمتع ببعض الخصائص الفريدة. وكان العلماء على يقين من استخدام طريقة تحليل جديدة ومبهرة.
وميض، وميض FRB
تم اكتشاف FRB 20221022A لأول مرة في عام 2022 بواسطة تلسكوب الراديو الكندي لتجربة رسم خرائط كثافة الهيدروجين (CHIME). وقد تبين أنه نشأ من نجم نيوتروني في مجرة تقع على بعد حوالي 200 مليون سنة ضوئية.
من نواحٍ عديدة، تُعَد FRB 20221022A بمثابة FRB نموذجية، ولكن هناك شيء واحد برز في بيانات CHIME وهو حقيقة أن الضوء في هذه الإشارة كان مستقطبًا. وهذا يشير إلى أنها نشأت بالقرب من نجم نيوتروني.
ولتحديد ما إذا كان هذا صحيحًا، استخدم الفريق "وميض" هذه الدفقة الراديوية السريعة لتحليلها بعمق والحصول على موقع أكثر دقة لنقطة أصلها. وإذا كان مصطلح الوميض يبدو مألوفًا، فذلك لأنه العملية الفيزيائية التي تجعل النجوم "تتألق" عندما يصطدم الضوء الذي تنبعث منه بالجسيمات في الغلاف الجوي للأرض.
استنتج الفريق أن وميض هذه التدفقات الراديوية السريعة قد يساعدهم في تحديد حجم المنطقة التي نشأت منها.
إن المزيد من الوميض يعني أن الأصل كان في البيئة المغناطيسية المضطربة حول النجم النيوتروني؛ وعدم ملاحظة أي وميض يعني أن الأصل كان أبعد عن النجم النيوتروني، مما يدعم نظرية الموجة الصادمة.
وقد كشفت التغيرات في سطوع FRB أن FRB 20221022A انفجر على مسافة لا تزيد عن 6200 ميل (10000 كيلومتر) من نجم نيوتروني يدور بسرعة. وفي السياق، فإن هذه المسافة تعادل حوالي 1/40 من المسافة بين الأرض والقمر.
وقال ماسوي: "إن الاقتراب من منطقة قطرها 10 آلاف كيلومتر، من مسافة 200 مليون سنة ضوئية، يشبه القدرة على قياس عرض حلزون الحمض النووي، الذي يبلغ عرضه حوالي 2 نانومتر، على سطح القمر. هناك مجموعة مذهلة من المقاييس المعنية".
ويبدو أن التحقيق العميق الذي أجراه الفريق حول FRB 20221022A يستبعد إمكانية ظهور FRBs من موجات الصدمة التي تضرب البيئات الأوسع للنجوم المغناطيسية.
وأوضح ماسوي قائلاً: "الشيء المثير هنا هو أن الطاقة المخزنة في تلك المجالات المغناطيسية، بالقرب من المصدر، تتلوى وتعيد تكوينها بحيث يمكن إطلاقها على شكل موجات راديو يمكننا رؤيتها على بعد نصف الكرة الأرضية".
قصص ذات صلة:
وتعد النتائج التي توصل إليها الفريق بمثابة الدليل الأول على أن التدفقات الراديوية السريعة تبدأ بالقرب من النجوم النيوترونية، ويأمل الفريق أن يتم الآن تطبيق تقنيتهم المتلألئة على التدفقات الراديوية السريعة الأخرى.
وقال ماسوي: "هذه الانفجارات تحدث دائمًا، ويرصد CHIME العديد منها يوميًا. قد يكون هناك الكثير من التنوع في كيفية ومكان حدوثها، وستكون تقنية الوميض هذه مفيدة حقًا في المساعدة على فك تشابك الفيزياء المختلفة التي تحرك هذه الانفجارات".
