كشف بحث جديد أن الأنواع المختلفة من النجوم النيوترونية، التي تولد عندما تموت النجوم الضخمة، تتصرف بطريقة مماثلة. قد يبدو هذا كنتيجة بسيطة، ولكن في المخطط الكبير للأشياء، فهو اكتشاف يدعم فكرة أن هذه النجوم الميتة المتطرفة – كثافة ملعقة كبيرة تعادل وزن جبل إيفرست – يمكن أن تكون وراء انفجارات غامضة من الإشعاع يسمى انفجارات الراديو السريعة (FRBs).
يبدو أن رشقات نارية من انبعاث الراديو FRBs مدتها ميلي ثانية تأتي من مصادر خارج حدود درب التبانةولكن منذ اكتشافها في عام 2007، ظلت أصولها محاطة بالغموض. ومع ذلك، هناك مشتبه به واحد محتمل: النجوم النيوترونية شديدة المغناطيسية، أو النجوم المغناطيسية.
ووجد الفريق الذي يقف وراء الاكتشاف الجديد، بما في ذلك باحثون من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك الراديوي (MPIfR) وجامعة مانشستر، أن النجوم المغناطيسية تشترك بالفعل في علاقة بين بنية النبض والدوران الموجودة أيضًا في ما يسمى بـ “الراديو” الأخرى. – النجوم النيوترونية بصوت عال.
إن اكتشاف “قياس عالمي” مماثل بين أنواع مختلفة من النجوم النيوترونية يشير إلى عمليات البلازما التي قد تكون مسؤولة عن هذه الانبعاثات الراديوية نفسها؛ ويقول الفريق إنه يقود العلماء أيضًا إلى تفسير الهياكل التي تظهر في الدفقات الراديوية السريعة على أنها نتيجة لفترة دوران مقابلة.
“عندما شرعنا في مقارنة انبعاث النجوم المغناطيسية مع انبعاث الدفقات الراديوية السريعة، توقعنا أوجه التشابه،” مايكل كرامر، المؤلف الأول لورقة بحثية عن النتائج ومدير MPIfR، قال في بيان. “ما لم نتوقعه هو أن جميع النجوم النيوترونية ذات الصوت الراديوي العالي تشترك في هذا النطاق العالمي.
متعلق ب: بقايا انفجار السوبرنوفا الغريبة قد تحتوي على نجم فائق الكثافة
النجوم النيوترونية! النجوم النابضة! النجوم المغناطيسية! يا بلدي!
تتشكل النجوم النيوترونية عندما تكون ضخمة النجوم نفاد الوقود ل الاندماج النووي. وبمجرد نفاد النجم من هذا الوقود، فإن الطاقة التي كانت تدعمه ضد القوة الداخلية الساحقة الخاصة به جاذبية يتوقف عن الوجود. يؤدي هذا بعد ذلك إلى تفجير الطبقات الخارجية للنجم، مما يؤدي إلى كتلة ضخمة سوبر نوفا الانفجارات بينما ينهار القلب نفسه.
ويستمر هذا الانهيار حتى الإلكترونات و البروتونات في المنطقة تندمج معًا وتكوّن بحرًا من المواد الغنية بالنيوترونات، مما يمنع النواة النجمية من الانهيار أكثر من أي وقت مضى. أي المزيد وسيقوم النواة في النهاية بإنشاء ملف الثقب الأسود. ومع ذلك، بدون وجود ثقب أسود، فإن نتيجة عملية الانهيار الأساسي هي جسم يبلغ عرضه حوالي مدينة هنا أرض – حوالي 12 ميلاً (20 كيلومترًا) – والمادة كثيفة بشكل غير مفهوم. أذكر مثال جبل ايفرست.
ومع ذلك، فهذه ليست الجودة القصوى الوحيدة التي يسببها انهيار الجاذبية. مثلما يستطيع المتزلج على الجليد تسريع دورانه عن طريق سحب أذرعه، فإن النوى النجمية التي تشكل النجوم النيوترونية تقلل من نصف قطرها وبالتالي “تدور”. يمكن أن تؤثر عملية الدوران هذه على النواة قليلاً. على سبيل المثال، يمكن لبعض النجوم النيوترونية الأصغر سنًا أن تدور بسرعة تصل إلى 700 مرة في الثانية. وإذا كانوا يطلقون نفاثات من الإشعاع التي تجتاح الأرض، مثل شعاع من منارة كونية، فإن الدوران السريع النجم النيوتروني يسمى النجم النابض. تسمى النجوم النيوترونية التي تدور مئات المرات في الثانية بالنجوم النابضة بالميلي ثانية.
رغم ذلك النجوم النابضة تتميز هذه النجوم بطبيعتها الدورية، ومن ناحية أخرى، “العابرون الراديويون الدوارون” هم نجوم نيوترونية تنبعث منها انفجارات أكثر متقطعة وأقل توقيتًا من موجات الراديو.
بالإضافة إلى ذلك، عندما “تسحق” خطوط المجال المغناطيسي للنوى النجمية أثناء هذا الانهيار، فإن المجالات المغناطيسية التي تشكل ألف ملياريتم إنشاء n مرات أقوى من المجال المغناطيسي للأرض. لكن بعض النجوم النيوترونية لديها مجالات مغناطيسية أقوى من ذلك، مما يدفع حدودًا أقوى بـ 1000 مرة من تلك الموجودة في النجم النيوتروني “العادي”.
وتعرف هذه باسم النجوم المغناطيسية.
يعرف علماء الفلك حوالي 30 نجمًا مغناطيسيًا حتى الآن، وشوهد حوالي 6 منها تنبعث منها موجات راديو، مما دفع العلماء إلى الافتراض بأن التدفقات الراديوية السريعة تأتي من نجوم مغناطيسية خارج درب التبانة – نجوم مغناطيسية خارج المجرة.
العثور على اتصال بين جميع النجوم النيوترونية “بصوت عالٍ”
بدأ الفريق في التحقيق في الارتباط المحتمل للنجم المغناطيسي مع FRB من خلال النظر في النبضات الفردية للنجوم المغناطيسية الستة المعروفة بالتفصيل. ثم قاموا بفحص البنية التحتية للنبضات باستخدام التلسكوب الراديوي إيفلسبيرج الموجود في باد مونستيريفيل بألمانيا، وهو أحد أكبر التلسكوبات الراديوية القابلة للتوجيه بالكامل على الأرض.
ولدهشة الفريق، فإن النجوم النابضة سريعة الدوران بالمللي ثانية وعابرات الراديو الدوارة لها هياكل نبضية مماثلة. قادهم هذا إلى علاقة تحجيم عالمية للنجوم المغناطيسية والأشكال الأخرى من النجوم النيوترونية التي تربط بنية النبض بفترة الدوران، سواء كانت هذه النجوم المتطرفة تدور كل بضعة أجزاء من الثانية أو في حوالي 100 ثانية.
“نتوقع أن يتم تشغيل النجوم المغناطيسية بواسطة حقل مغناطيسي وقال كو ليو، عضو الفريق والعالم في MPIfR، في البيان: “بينما يتم تشغيل الآخرين بواسطة طاقتهم الدورانية”. “بعضها كبير في السن، وبعضها صغير جدًا، ومع ذلك يبدو أن جميعهم يتبعون هذا القانون”.
قصص ذات الصلة:
– نجم نيوتروني “بطيء” غريب يتحدى نظرياتنا حول النجوم الميتة
– اكتشف علماء الفلك أسرع نجم مغناطيسي يدور على الإطلاق
– اكتشف العلماء نجمًا نيوترونيًا “مشوشًا” طمس كويكبًا، ثم أطلق انفجارًا رائعًا
بمعنى آخر، حقيقة أن كل هذه النجوم النيوترونية التي تطلق موجات الراديو تتصرف مثل النجوم المغناطيسية تشير إلى أن الأصل الجوهري لبنية النبض الفرعي يجب أن يكون هو نفسه بالنسبة لأي وجميع النجوم النيوترونية التي تبعث موجات الراديو.
وقال بن سابرز، عضو الفريق والباحث في مركز بنك جودريل للفيزياء الفلكية: “إذا نشأت بعض الدفقات الراديوية السريعة على الأقل من النجوم المغناطيسية، فإن النطاق الزمني للبنية التحتية في الانفجار قد يخبرنا بفترة دوران مصدر النجم المغناطيسي الأساسي”. البيان. “إذا وجدنا هذه الدورية في البيانات، فسيكون ذلك بمثابة علامة فارقة في تفسير هذا النوع من الدفقات الراديوية السريعة كمصادر راديوية.”
نُشر بحث الفريق في 23 نوفمبر في المجلة علم الفلك الطبيعة.