من بين الأجرام السماوية المختلفة الموجودة في الكون، هناك بعض الأجرام السماوية مميزة جدًا في تكوينها وخصائصها. ومن بين هذه الأجرام السماوية نجد النجم النابض. كثير من الناس لا يعرفون ما هو النجم النابض ولا ما هي أهميتها. كتعريف عام وبسيط، النجم النابض هو نجم نيوتروني كثيف للغاية وممغنط للغاية، يصدر إشعاعًا كهرومغناطيسيًا في نبضات منتظمة أثناء دورانه حول محوره.
سنخبرك في هذه المقالة ما هو النجم النابض وكيف يتكون وخصائصه وأهميته.
ما هو النجم النابض
النجم النابض هو نوع من الأجسام الفلكية المدمجة للغاية والحيوية المعروفة باسم النجم النيوتروني. النجوم النيوترونية عبارة عن بقايا كثيفة للغاية تنتج عن انفجار مستعر أعظم في النجوم الضخمة. يمكن ملاحظة نجم نابض معين عندما يشير محور دورانه نحو الأرض ويصدر إشعاعًا بشكل دوري.
الميزة الأكثر تميزًا للنجم النابض هي قدرته على إصدار نبضات منتظمة من الإشعاع الكهرومغناطيسي، تتراوح من موجات الراديو إلى أشعة جاما. تنتج هذه النبضات عن النجم النيوتروني الذي يدور بسرعة ومجالاته المغناطيسية القوية. أثناء دوران النجم النابض، يتم الكشف عن انبعاثاته الإشعاعية على فترات منتظمة، مما يؤدي إلى إنشاء إشارة تبدو وكأنها "تنبض" في السماء.
يمكن أن يكون دوران النجم النابض سريعًا بشكل لا يصدق، حيث تتراوح فتراته من أجزاء من الثانية إلى عدة ثوانٍ. وينتج عن هذا الدوران السريع أيضًا مجالات مغناطيسية شديدة الكثافة، أقوى بمليارات المرات من المجالات المغناطيسية للأرض. يمكن لهذه المجالات المغناطيسية المكثفة أن تؤثر على انبعاث الإشعاع وتكوين رياح من جسيمات نشطة للغاية حول النجم النابض.
كيف يتم تشكيلها
تتشكل النجوم النابضة عندما يستنفد نجم ضخم (ثلاثة أضعاف كتلة الشمس على الأقل) وقوده النووي وينفجر على شكل مستعر أعظم. أثناء الانفجار، انهار قلب النجم تحت قوة الجاذبية وتم ضغطه في كرة يبلغ قطرها عدة كيلومترات. ونتيجة لذلك، يصبح النجم كثيفًا للغاية، بما يعادل كتلة الشمس، ولكن يتم ضغطها حتى تصبح جسمًا بحجم مدينة.
بسبب الحفاظ على الزخم الزاوي، يبدأ النجم النيوتروني في الدوران بسرعة (في بعض الحالات مئات المرات في الثانية). إذا كان للنجم مجال مغناطيسي قوي، فإن الطاقة المغناطيسية المخزنة في هذا المجال تتحول إلى إشعاع كهرومغناطيسي، ينبعث على شكل نبضات من الضوء أثناء دوران النجم.
النجوم النابضة لديها العديد من الميزات البارزة. يمكننا القول في الجزء الأول أنها تصدر إشعاعات ذات أطوال موجية قصيرة جدًا، مثل الأشعة السينية وأشعة جاما، ومنطقة الراديو من الطيف الكهرومغناطيسي. ثانيًا، النبضات منتظمة ودقيقة للغاية، ولها دورية يمكن قياسها بدقة كبيرة. وأخيرًا، تتمتع النجوم النابضة بمجالات مغناطيسية قوية جدًا، وربما أقوى بملايين المرات من المجال المغناطيسي للأرض.
اكتشاف
بحسب ما نقلته مجلة ناشيونال جيوغرافيك العلمية. تم اكتشاف النجوم النابضة في أواخر الستينيات، في عام 1967، على يد طالبة دراسات عليا تدعى جوسلين بيل ومستشارها أنتوني هيويش، في مرصد مولارد شيلد لعلم الفلك الراديوي بالقرب من كامبريدج. وحقيقة الأمر أنهم واجهوا مصدر إشارة لاسلكية تتكرر كل ليلة خلال ساعات العمل. لقد جاءوا من نفس المكان في السماء واعتقدوا أنهم كانوا على اتصال مع كائنات فضائية لأول مرة.
يمكن القول إن النجوم النابضة، بالإضافة إلى كونها أجسامًا فريدة ومثيرة للاهتمام للغاية، فهي أيضًا نجوم نيوترونية كثيفة ومغنطة للغاية تبعث إشعاعات في نبضات منتظمة أثناء دورانها. وهي نتيجة لانهيار النجوم الضخمة إلى مستعرات أعظمية، وهي مفيدة لدراسة الفيزياء الأساسية مثل النسبية العامة وفيزياء المادة الكثيفة.
أهمية النجم النابض
كما رأينا بالفعل، بالإضافة إلى توفير معلومات قيمة حول الفيزياء المتطرفة في الكون، تلعب النجوم النابضة دورًا حاسمًا في العديد من مجالات البحث الفلكي. تشمل بعض المجالات التي تكون فيها النجوم النابضة مهمة ما يلي:
- النسبية العامة: يمكن استخدام النجوم النابضة لدراسة تأثيرات النسبية العامة لأينشتاين، مثل انحناء الزمكان حول الأجسام الضخمة. تتيح لنا القياسات الدقيقة لأوقات وصول النبضات أثناء مرورها عبر مجال الجاذبية لنجم آخر أو جسم ضخم التحقق من تنبؤات النسبية العامة.
- المسألة المتطرفة: النجوم النابضة هي مختبرات طبيعية لاستكشاف المادة في ظل الظروف القاسية. توفر الكثافة المذهلة والضغط الشديد في النجم النيوتروني معلومات حول المادة في حالات لا يمكننا إعادة تكوينها في المختبرات الأرضية. ويشمل ذلك البنية الداخلية للنجوم النيوترونية وخصائص المادة فائقة الكثافة.
- الملاحة المكانية: تُستخدم النجوم النابضة في الملاحة الفضائية عالية الدقة. يمكن اكتشاف إشارات النجم النابض الصادرة عن النجوم النابضة من مجسات فضائية بعيدة، وتُستخدم كـ "منارات" كونية لحساب موقع المركبة الفضائية في الفضاء بدقة.
- علم الكونيات: النجوم النابضة مفيدة أيضًا في علم الكونيات. ويمكن استخدامها لدراسة الوسط بين النجوم ورسم خريطة لتوزيع المادة في مجرتنا. يمكن أن يوفر هذا معلومات حول بنية وتطور درب التبانة.
- الكشف عن موجات الجاذبية: تتمتع بعض النجوم النابضة، والتي تسمى بالنجوم النابضة بالميلي ثانية، باستقرار عالٍ بشكل استثنائي. ويمكن استخدامها كساعات كونية دقيقة في تجارب الكشف عن موجات الجاذبية، مما يساعد على تأكيد وجود هذه الموجات ودراسة الظواهر الفيزيائية الفلكية مثل اندماج الثقوب السوداء.
- التطور النجمي: إن دراسة النجوم النابضة وعلاقتها بانفجارات السوبرنوفا تزودنا بمعلومات قيمة حول تطور ودورة حياة النجوم الضخمة. وهذا بدوره يساعدنا على فهم أفضل لكيفية تشكل وتطور الأنواع المختلفة من النجوم في الكون.
كما ترون، تعتبر النجوم النابضة مهمة لعلماء الفلك لأنها توفر معلومات قيمة حول الخصائص المتطرفة للمادة، وتفاعلات المجالات المغناطيسية القوية، وديناميكيات النجوم النيوترونية. آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد حول ماهية النجم النابض وخصائصه.