يقول ميخايل ميدفيديف من جامعة كانساس، إنها نمط تداخل يتم توليده بواسطة انكسار الضوء من كثافات البلازما المختلفة داخل مغناطيسية النجم النابض.

“إذا كان لديك شاشة ومرت موجة كهرومغناطيسية بجوارها، فإن الموجة لا تنتشر بشكل مستقيم”، يشرح ميدفيديف.

“في البصريات الهندسية، فإن الظلال التي تلقيها العقبات تمتد إلى ما لا نهاية – إذا كنت في الظل، فلا يوجد ضوء؛ خارج الظل، ترى الضوء. لكن بصريات الموجات تقدم سلوكاً مختلفاً – حيث تنحني الموجات حول العقبات وتؤثر على بعضها البعض، مما يخلق سلسلة من الخطوط اللامعة والمظلمة بسبب التداخل البناء والتداخل الهدام.”

نبض السرطان هو البقايا النشطة لسوبرنوفا تبعد حوالي 6200 سنة ضوئية، والتي ازدهرت في سماء الأرض عام 1054 ميلادية. كانت الموت المدهش لنجم ضخم يطرد مادته الخارجية في عطسة عنيفة. انهار النواة في مركز النجم – التي لم تعد مدعومة بالضغط الخارجي الناتج عن الاندماج – تحت تأثير الجاذبية لتشكل نجماً نيوترونياً.

<>

تعتبر هذه الأجسام فائقة الكثافة صغيرة، حيث أن أثقلها يعبئ ما يصل إلى 2.3 مرة من كتلة الشمس في كرة يبلغ قطرها 20 كيلومترًا (12 ميلًا). النجم النابض هو نوع من نجوم النيوترونات التي تطلق نفاثات من موجات الراديو من أقطابها. مع دوران النجم بسرعات مذهلة، تكون هذه النفاثات مثل شعاعات المنارات التي تمر بالقرب من الأرض بطريقة تجعل النجم يبدو وكأنه يت pulsate.

يبلغ زمن دوران النجم النابض “الكرافت” حوالي 33 مللي ثانية، مما يعني أنه يت pulsate حوالي 30 مرة في الثانية.

لقد درس علماء الفلك هذا النجم النابض منذ اكتشافه في الستينيات في وسط فقاعة الحطام المتوسع، مما جعله أول نجم يرتبط بشكل موثوق بحدث سوبرنوفا. لا يزال يحتفظ بأسراره بعد أكثر من نصف قرن: لم يُكتشف نمط الخطوط الغريبة إلا في عام 2007، وكانت حقًا لغزًا.

“إنه ساطع جدًا، عبر جميع نطاقات الموجات تقريبًا،” يقول ميدفيديف. “هذا هو الكائن الوحيد الذي نعرفه الذي ينتج نمط الحمار الوحشي، وهو يظهر فقط في مكون انبعاث واحد من نبضات السرطان. النبضة الرئيسية هي نبضة عريضة النطاق، وهو أمر نموذجي لمعظم النبضات، مع مكونات عريضة النطاق الأخرى الشائعة في النجوم النيوترونية. ومع ذلك، فإن النبضة عالية التردد فريدة، وتتراوح بين 5 و 30 غيغاهرتز – ترددات مشابهة لتلك الموجودة في فرن الميكروويف.”

نظرًا لأننا كنا نراقب النباض بشكل مكثف لفترة طويلة، فهناك ثروة من بيانات المراقبة المتاحة. أخذ ميدفيديف هذه البيانات، وعمل على أساس فرضية أن نمط الحمار الوحشي يمثل حرف انكسار، وطور نموذجًا يعتمد على البصريات الموجية لحساب كثافة البلازما في النباض.

لقد قام النموذج بتكرار الملاحظات بدقة، موفرًا تفسيرًا بارعًا لسلوك النجم النابض الغريب. كما وجد ميدفيديف، أنه مع انبعاث الموجات الراديوية من النجم النابض، فإن التفاعلات بين البلازما والمجال المغناطيسي تنتج نمط تداخل انكساري يبدو مثل خطوط زيبرا متعرجة.

<>

“نمط التشتت النموذجي سيولد تداخلات متباعدة بشكل متساوٍ إذا كان لدينا مجرد نجم نيوتروني كدرع،” يقول ميدفيديف.

“ولكن هنا، يولد المجال المغناطيسي للنجم النيوتروني جزيئات مشحونة تشكل بلازما كثيفة، تتغير حسب المسافة من النجم. عندما تنتشر موجة راديو عبر البلازما، تمر عبر مناطق مخففة ولكن تنعكس بواسطة البلازما الكثيفة. تختلف هذه الانعكاسات حسب التردد: الترددات المنخفضة تنعكس عند أنصاف أقطار كبيرة، مما يلقي ظلاً أكبر، بينما الترددات العالية تخلق ظلالاً أصغر، مما يؤدي إلى تباعد مختلف للتداخلات.”

يمكن أن يمثل النموذج أداة جديدة لقياس كثافة البلازما داخل المغنطوسفيرات الخاصة بالنبضات وأماكن أخرى قاسية حيث يمكن العثور على أنماط التشتت. على الرغم من أنه لا يوجد شيء في السماء يشبه نبض السرطان تمامًا، إلا أن هناك أماكن وطرق أخرى يمكن تطبيق النموذج فيها.

<>

“نبض السرطان فريد من نوعه إلى حد ما – فهو صغير نسبيًا وفقًا للمعايير الفلكية، عمره حوالي ألف عام، وذو طاقة عالية”، يقول ميدفيديف.

“لكنه ليس وحده؛ فنحن نعرف عن مئات من النباضات، مع أكثر من عشرة منها تعتبر أيضًا صغيرة. يمكن أيضًا استكشاف النباضات الثنائية المعروفة، التي تم استخدامها لاختبار نظرية النسبية العامة لأينشتاين، باستخدام الطريقة المقترحة. يمكن أن يوسع هذا البحث بالفعل فهمنا وتقنياتنا في رصد النباضات، وخاصة الشابة منها ذات الطاقة العالية.”

تم نشر البحث في رسائل مراجعة الفيزياء.

المصدر: المصدر