حل لغز البقع المغناطيسية على سطوح النجوم النيوترونية

فيزدوت أورغ نيسان 2018
ترجمة: أحمد طريف المدرس
مُراجعة: حسن مازن
تصميم: مينا خالد

عندما يستهلك نجم ضخم وقوده النووي سصيبه الأنهيار بفعل جاذبيته وينفجر على شكل مستعر أعظم (سوبرنوفا) ليتحول إلى نجم نيوتروني بعد ذلك. هذه الأجسام الكثيفة من الممكن أن تمتلك نصف قطر قد يصل إلى (10) كيلومترات وكثافة أكبر من كثافة الشمس بمرة ونصف. تمتلك هذه النجوم النيوترونية مجالاً مغناطيسياً قوياً وتتمتع بسرعة دوران عالية، حيث أن بعض النجوم النيوترونية تدور أكثر من (100) مرة حول نفسها في الثانية الواحدة. النجوم النيوترونية مصنفة ومميزة بشكل أساسي بمجال مغناطيسي ذو قطب جنوبي وقطب شمالي مثل الأرض. لكن النموذج ثنائي القطب البسيط هذا لايكفي لشرح لغز بعض جوانب النجوم النيوترونية، مثل سخونة بعض أجزاء سطحها بدرجة أعلى من متوسط حرارة النجم.
استخدم كل من (غورغولياتوس) و(راينر هولبارخ) من جامعة (ليدز) في المملكة المتحدة حواسيب عالية السرعة ليُجروا محاكاة رقمية لفهم كيفة تكون تشكيلات معقدة مثل تطور الحقل المغناطيسي داخل نجم نيوتروني.
يوضح (غورغولياتوس) بأن النجم النيوتروني جديد النشوء لا يدور حول نفسه بشكل منتظم، فالأقسام المختلفة منه تدور بسرعات مختلفة. وهذا يمدد الحقل المغناطيسي داخل النجم بطريقة تشبه كرة ضيقة من الغزل. من خلال محاكاة حاسوبية وجدوا بأن المجال المغناطيسي غير مستقر. حيث يقوم بشكل ذاتي بتوليد عُقد، تنبعث من سطح النجوم ومن البقع حيث الحقل المغناطيسي كبير. تولد هذه البقع المغناطيسية حقلاً كهربائياً قوياً يطلق حرارة بنفس طريقة انتاج الحرارة من تيار كهربائي متدفق في مقاومة.
وجدت المحاكاة بأنه من الممكن توليد بقع مغناطيسية بنصف قطر يصل لبضع كيلومترات وحقل مغناطيسي بفرط قوة حوالي عشرة بليون تيسلا! ومن الممكن أن تستمر البقع لملايين السنين . حتى بعد تلاشي الحقل المغناطيسي للنجم.
للدراسة أثار واسعة لفهم النجوم النيوترونية. حتى النجوم النيوترونية بحقل مغناطيسي أضعف، من الممكن أن تبقي بقع مغناطيسية شديدة جدأ. وهذا ممكن أن يفسر ظواهر غريبة لبعض النجوم المغناطيسية مثل النجم الغريب SGR 0418+5729، الذي لديه التفاف منخفض و حقل مغناطيسي ضعيف نسبياً لكن يطلق اشعاعات عالية الطاقة بشكل متقطع.

المقال باللغة الإنجليزية: هنا