يمكن للنجوم الميتة الاحتفال بالعام الجديد كل ثانية باستخدام الألعاب النارية الكونية القريبة

عندما تقوم بالشراء من خلال الروابط الموجودة في مقالاتنا، قد تحصل شركة Future وشركاؤها المشتركون على عمولة.

من المحتمل أن تتلاشى الألعاب النارية في منطقتك مع اقتراب احتفالات رأس السنة الجديدة من نهايتها. ومع ذلك، بالنسبة للنجوم النيوترونية، وهي نجوم ميتة تدور بسرعة كبيرة بحيث يمكنها الاحتفال بالعام الأرضي الجديد حوالي مرتين في الثانية، فقد لا تنتهي الألعاب النارية الكونية أبدًا.

يشير بحث جديد إلى أن عروض الألعاب النارية السماوية المتولدة في بيئات مغناطيسية عالية قريبة من بعض النجوم النيوترونية يمكن أن تكون مسؤولة عن انفجارات سريعة وغامضة من الطاقة تسمى رشقات الراديو السريعة (FRBs).

على الرغم من أن هذا الارتباط قد تم رسمه عدة مرات من قبل، إلا أن هذه النتائج، التي نُشرت يوم الأربعاء (1 يناير) في مجلة Nature، جديدة لأنها تظهر أن الدفقات الراديوية السريعة تبدو وكأنها تنشأ من أماكن قريبة جدًا من هذه النجوم الميتة المتطرفة. وهذه المسافة تعادل ضعف المسافة بين نيويورك ولوس أنجلوس.

“في بيئات النجوم النيوترونية هذه، تكون المجالات المغناطيسية في حدود ما يمكن أن ينتجه الكون،” هذا ما قاله قائد الفريق والباحث في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) كينزي نيمو، وهو باحث ما بعد الدكتوراه في معهد كافلي للفيزياء الفلكية وأبحاث الفضاء. قال في بيان.

انفجارات راديوية سريعة ونجوم نيوترونية

على الرغم من أن العروض الضوئية التي تولدها الألعاب النارية الأرضية التي يصنعها الإنسان مثيرة للإعجاب، إلا أن الدفقات الراديوية السريعة تجعلها تشعر بالعار.

يمكن للتدفقات الراديوية السريعة التي تدوم جزءًا من الألف من الثانية فقط أن تبعث نفس الطاقة التي تحتاجها الشمس لثلاثة أيام لتشعها. ونتيجة لذلك، يمكن لهذه الانفجارات القوية من الطاقة أن تتفوق على المجرات بأكملها.

قد تقودك هذه القوة المذهلة إلى استنتاج أن الدفقات الراديوية السريعة نادرة، لكن هذا ليس هو الحال. منذ أن اكتشف علماء الفلك أول تدفق FRB في عام 2007، تم اكتشاف الآلاف. بعضها يثور على مسافة تصل إلى 8 مليارات سنة ضوئية، وبعضها الآخر قريب جدًا لدرجة أنه يحدث داخل مجرة ​​درب التبانة.

على الرغم من أنه مشرق وشائع، إلا أن سبب الدفقات الراديوية السريعة ظل غامضًا. ومع ذلك، فقد ربطتهم قوتهم بالبيئات الأكثر تطرفًا في الكون: المناطق المحيطة بالنجوم النيوترونية.

وقال نيمو: “كان هناك الكثير من الجدل حول ما إذا كان هذا الانبعاث الراديوي الساطع يمكن أن يفلت من تلك البلازما الشديدة”.

النجوم النيوترونية هي بقايا نجمية تنشأ عندما تموت النجوم الضخمة وتنضغط قلوبها، التي تبلغ كتلتها حوالي مرة أو اثنتين من كتلة الشمس، إلى عرض يبلغ حوالي 12 ميلًا (20 كيلومترًا). تُعرف النجوم النيوترونية ذات المجالات المغناطيسية القوية باسم “النجوم المغناطيسية”.

وقال كيوشي ماسوي عضو الفريق والباحث في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في البيان: “حول هذه النجوم النيوترونية عالية المغناطيسية، والمعروفة أيضًا باسم النجوم المغناطيسية، لا يمكن أن توجد ذرات، بل ستتمزق بفعل المجالات المغناطيسية”.

هناك نظريتان سائدتان تحيطان بالنجوم المغناطيسية وانبعاثات التدفقات الراديوية السريعة. يقترح أحدهم أنها تحدث بالقرب من هذه النجوم الميتة في الظروف المضطربة التي تولدها الجاذبية الشديدة للأجسام. وتشير النظرية الأخرى إلى أن الدفقات الراديوية السريعة تنشأ عن موجات صادمة تنتشر من النجوم النيوترونية، وبالتالي تنشأ من هذه البقايا النجمية الكثيفة.

وللاختيار بين هذه الأصول، لجأ الفريق إلى FRB يسمى FRB 20221022A، وهي إشارة راديوية تتمتع ببعض الخصائص الفريدة. وكان العلماء متأكدين من استخدام طريقة تحليل جديدة ومتألقة.

وميض، وميض FRB

تم اكتشاف FRB 20221022A لأول مرة في عام 2022 بواسطة التلسكوب الراديوي الكندي لتجربة رسم خرائط كثافة الهيدروجين (CHIME). وتقرر أنه نشأ من نجم نيوتروني في مجرة ​​تقع على بعد حوالي 200 مليون سنة ضوئية.

في العديد من النواحي، FRB 20221022A هو FRB نموذجي، ولكن الشيء الوحيد الذي برز في بيانات CHIME هو حقيقة أن الضوء في هذه الإشارة كان مستقطبًا. يشير هذا إلى أنها نشأت بالقرب من نجم نيوتروني.

ولتحديد ما إذا كان هذا هو الحال، استخدم الفريق “وميض” هذه الدفقات الراديوية السريعة لتحليلها بعمق والحصول على موقع أكثر دقة لنقطة الأصل. إذا كان مصطلح التلألؤ يبدو مألوفًا، فذلك لأن العملية الفيزيائية هي التي تتسبب في “وميض” النجوم عندما يضرب الضوء الذي تنبعث منه الجسيمات الموجودة في الغلاف الجوي للأرض.

ورأى الفريق أن وميض هذه الدفقات السريعة يمكن أن يساعدهم في تحديد حجم المنطقة التي انبثقت منها.

مزيد من التلألؤ يعني أن الأصل في البيئة المغناطيسية المضطربة حول النجم النيوتروني؛ لا يعني عدم وجود أي وميض ملاحظ أن الأصل أبعد من النجم النيوتروني، مما يفضل نظرية موجة الصدمة.

كشفت التغيرات في سطوع التدفق FRB أن FRB 20221022A انفجر على مسافة لا تزيد عن 6200 ميل (10000 كيلومتر) من نجم نيوتروني سريع الدوران. للسياق، هذا هو حوالي 1/40 من المسافة بين الأرض والقمر.

وقال ماسوي: “إن التكبير في منطقة مساحتها 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.”

يبدو أن البحث الأعمق الذي أجراه الفريق حول FRB 20221022A يستبعد احتمال ظهور FRBs من موجات صادمة تضرب البيئات الأوسع للنجوم المغناطيسية.

وأوضح ماسوي: “الشيء المثير هنا هو أن الطاقة المخزنة في تلك المجالات المغناطيسية، القريبة من المصدر، تلتف وتعيد تشكيلها بحيث يمكن إطلاقها على شكل موجات راديو يمكننا رؤيتها في منتصف الطريق عبر الكون”.

قصص ذات صلة:

– اكتشف علماء الفلك كمية قياسية من 25 “رشقات راديو سريعة” متكررة جديدة

– يمكن أن يكون سبب انفجارات الراديو السريعة الغامضة هو اصطدام الكويكبات بالنجوم الميتة

– أقصر “دفقات راديو سريعة” تم اكتشافها على الإطلاق، ولم تتجاوز جزءًا من مليون من الثانية

تعتبر النتائج التي توصل إليها الفريق بمثابة أول دليل على أن الدفقات الراديوية السريعة تبدأ بالقرب من النجوم النيوترونية، ويأمل الفريق في إمكانية تطبيق أسلوبهم المتلألئ الآن على الدفقات الراديوية السريعة الأخرى.

قال ماسوي: “تحدث هذه الانفجارات دائمًا، ويكتشف جهاز CHIME العديد منها يوميًا. قد يكون هناك الكثير من التنوع في كيفية ومكان حدوثها، وستكون تقنية الوميض هذه مفيدة حقًا في المساعدة على فك التشابكات الفيزيائية المختلفة التي تحرك هذه الانفجارات.”