كتب – رامز يوسف:
ربما يكون عالم فيزياء فلكية نظري من جامعة كانساس، توصل إلى حل للغز طويل الأمد يحيط بنجم السرطان النابض، وهو نجم نيوتروني في مركز سديم السرطان.
تشرح الدراسة، التي قادها البروفيسور ميخائيل ميدفيديف ونُشرت في مجلة Physical Review Letters، أصول نمط “الحمار الوحشي” الفريد للنجم النابض، وهو عبارة عن شريط غريب في موجات الراديو عالية التردد.
انبعاث قوي من سديم السرطان
في قلب سديم السرطان، على بعد 6000 سنة ضوئية من الأرض، يقع نجم السرطان النابض، وهو نجم نيوتروني يبلغ عرضه نحو 20 كيلومترا ينبعث منه إشعاع كهرومغناطيسي قوي.
وقال ميدفيديف، أستاذ الفيزياء والفلك في جامعة كانساس: “إن الانبعاث الذي يشبه شعاع المنارة، يكتسح الأرض مرارًا وتكرارًا أثناء دوران النجم”.
“نلاحظ هذا على أنه انبعاث نبضي، عادةً بنبضة أو نبضتين لكل دورة”.
نمط الحمار الوحشي في سديم السرطان
السديم نفسه هو بقايا مستعر أعظم موثق في عام 1054، مع سجلات تاريخية من الصين تصف نجمًا ساطعًا بشكل غير عادي في السماء.
ومع ذلك، على عكس النجوم النابضة الأخرى، يُظهر نجم السرطان النابض نمط الحمار الوحشي في انبعاثاته عالية التردد، مما يجعله حالة فريدة في دراسة النجوم النيوترونية.
وأشار ميدفيديف إلى أن “هذا هو الجسم الوحيد الذي نعرفه والذي ينتج نمط الحمار الوحشي، ولا يظهر إلا في مكون انبعاث واحد من نجم السرطان النابض”.
لغز استغرق عقودًا
منذ اكتشافه في عام 2007، أربك نمط الحمار الوحشي الباحثين. فالتباعد النطاقي في الطيف الكهرومغناطيسي، إلى جانب الاستقطاب العالي والاستقرار، يتحدى التفسير.
قال ميدفيديف: “اقترح الباحثون آليات انبعاث مختلفة، لكن لم يشرح أي منها بشكل مقنع الأنماط المرصودة”.
يحدث نمط الحمار الوحشي داخل النبضة عالية التردد للنجم النابض، في نطاق يتراوح بين 5 و30 جيجاهيرتز – ترددات تشبه ترددات فرن الميكروويف. باستخدام تقنيات مبتكرة، يربط بحث ميدفيديف الظاهرة بالبلازما المحيطة بالنجم النابض.
فك شفرة اللغز
جاء الاختراق الذي حققه ميدفيديف من دراسة الغلاف المغناطيسي للنجم النابض، وهي منطقة مليئة بالبلازما المكونة من جسيمات مشحونة مثل الإلكترونات والبوزيترونات.
وباستخدام علم البصريات الموجية، ربط ميدفيديف نمط الحمار الوحشي في سديم السرطان بتأثيرات الحيود التي تسببها بلازما النجم النابض.
وأوضح ميدفيديف: “إذا كانت لديك شاشة ومرت بها موجة كهرومغناطيسية، فإن الموجة لا تنتشر بشكل مستقيم من خلالها”.
ويقدم علم البصريات الموجية سلوكًا مختلفًا – إذ تنحني الموجات حول العوائق وتتداخل مع بعضها البعض، ما يخلق سلسلة من الحواف الساطعة والخافتة بسبب التداخل البناء والمدمر”.
في نجم السرطان النابض، تختلف أنماط الحيود بناءً على كثافة البلازما وتردد الموجة الراديوية.
قال ميدفيديف: “نمط الانعراج النموذجي من شأنه أن ينتج أهدابًا متباعدة بالتساوي إذا كان لدينا نجم نيوتروني كدرع. ولكن هنا، يولد المجال المغناطيسي للنجم النيوتروني جسيمات مشحونة تشكل بلازما كثيفة، تختلف باختلاف المسافة من النجم”.
وتنعكس الترددات المنخفضة عند أقطار كبيرة، وتلقي بظل أكبر، بينما تخلق الترددات العالية ظلالاً أصغر، ما يؤدي إلى تباعد أهداب مختلفة.
يخلق حيود البلازما هذا نمط الحمار الوحشي، حيث يعكس تباعد الأهداب الاختلافات في كثافة البلازما.
خريطة المجال المغناطيسي للنجم النابض
قال ميدفيديف: “هذا النموذج هو الأول القادر على قياس هذه المعلمات. من خلال تحليل الأهداب، يمكننا استنتاج كثافة وتوزيع البلازما في المجال المغناطيسي.. إنه أمر لا يصدق لأن هذه الملاحظات تسمح لنا بتحويل القياسات الهامشية إلى توزيع كثافة البلازما، مما يؤدي في الأساس إلى إنشاء صورة أو إجراء تصوير مقطعي للمجال المغناطيسي للنجم النيوتروني.”
لا توضح نتائج ميدفيديف نمط الحمار الوحشي فحسب، بل تفتح أيضًا الباب لفهم البنية المعقدة لبيئة البلازما في نجم السرطان النابض.
التداعيات على البحوث المستقبلية
توفر الدراسة إطارًا لمزيد من التحقيق في نجم السرطان النابض والنجوم النيوترونية الأخرى. مع جمع البيانات الإضافية والتحسينات لمراعاة التأثيرات الجاذبية والاستقطاب، يمكن أن تسفر الطريقة عن رؤى حول النجوم النابضة الشابة والحيوية الأخرى.
قال ميدفيديف: “نجم السرطان النابض فريد من نوعه إلى حد ما – فهو صغير نسبيًا وفقًا للمعايير الفلكية، يبلغ عمره حوالي ألف عام فقط، وعالي الطاقة. لكنه ليس الوحيد؛ فنحن نعرف مئات النجوم النابضة، مع أكثر من 12 نجمًا نابضًا صغيرًا أيضًا.”
وقد تطبق هذه الطريقة حتى على النجوم النابضة الثنائية، والتي كانت مفيدة في تأكيد نظرية أينشتاين للنسبية العامة. وأضاف ميدفيديف: “يمكن أيضًا استكشاف النجوم النابضة الثنائية المعروفة بالطريقة المقترحة”.
حقوق الصورة: وكالة ناسا، ووكالة الفضاء الأوروبية، و(جامعة ولاية أريزونا)
اقرأ أيضا:
