الاضطراب ثم إعادة توصيل الحقول المغناطيسية يقفان وراء الضوء المنبعث من النجوم النيوترونية (ناسا)
نشرت الدورية العلمية "أستروفيزيكال جورنال" في عددها الصادر يوم 27 نوفمبر/تشرين الثاني الماضي دراسة علمية قام بها باحثان في الفيزياء الفلكية من جامعة كولومبيا في نيويورك، وتضمنت نتائجها تفسير أسباب التوهج الناتج عن أكثر الأشياء كثافة وأكثرها غموضا في الكون، ومنها سبب التوهج غير العادي في مناطق الفضاء التي توجد فيها الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية.
وتأتي هذه الدراسة في إطار جهود علماء الفيزياء الفلكية، للتعرف على ما يحدث في البيئة المحيطة بالثقوب السوداء والنجوم النيترونية والتي يمكن أن تلقي المزيد من الضوء على فهم الكون.
الإشعاع الكهرومغناطيسي في الكون
من الألغاز الكونية التي يبحث فيها علماء الفيزياء هي أسباب تلك التوهجات الساطعة والغريبة المنبعثة من المناطق التي تستضيف الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية.
فمنذ عقود من الزمن اعتقد العلماء أن الأشعة الكهرومغناطيسية المنبثقة من النجوم النيوترونية والثقوب السوداء إنما تعود إلى الإشعاع العالي للطاقة الذي تتولد فيه بواسطة الإلكترونات التي تتحرك بسرعة الضوء تقريبا، لكن العملية التي تتم فيها تسريع هذه الجسيمات ظلت لغزا محيرا.
ومن أجل فهم العملية التي يتم فيها تسريع الجسيمات الإلكترونية استخدم العلماء عملية محاكاة ضخمة بواسطة حاسوب فائق، حيث طوروا نموذجا لحساب الآليات التي تسرع الجسيمات المشحونة، وتوضح كيف يمكن للإلكترونات التي تولد عبر الاضطرابات المغناطيسية موجات إشعاعية نشطة بشكل مدهش.
وفي هذا الاتجاه، تم تحليل مسارات الجسيمات المشحونة التي تملأ الحقول المغناطيسية بشكل ذاتي، وقد بينت محاكاة الحقول المغناطيسية المحيطة بالثقوب السوداء ونجوم النيوترونات رؤى جديدة بشأن أسباب تألقها المذهل.
المنطقة التي تستضيف الثقوب السوداء تتخللها غازات ساخنة للغاية من جزيئات مشحونة (ناسا)
لغز تسريع جسيمات الطاقة
وجد الباحثون أن التبادل بين حالتي الاضطراب وإعادة توصيل الحقول المغناطيسية فائقة القوة هو الذي يقف وراء ذلك الضوء المنبعث من الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية، حيث إن عمليات المحاكاة أظهرت أن الجزيئات تجمع معظم طاقاتها من خلال عملية الارتداد العشوائي بسرعات فائقة، وهو بالفعل الإشعاع المنبعث من الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية التي تجعلها تتألق، وهي ظاهرة يمكننا ملاحظتها على الأرض، حسب ما جاء في تصريح الباحث لورينز سيروني المشارك في الدراسة.
وأضاف سيروني في التصريح الذي تضمنه بيان جامعة كولومبيا أن النقطة الحاسمة في هذه الدراسة هي تحديد الدور الذي تلعبه إعادة التوصيل المغناطيسي في البيئة المضطربة، حيث إن إعادة التوصيل المغناطيسية هي تغيير في اتصال المجال المغناطيسي، وهي عملية فيزيائية أساسية يتم فيها إطلاق الطاقة المغناطيسية بشكل متفجر، وهي مسؤولة عن العديد من الظواهر الانفجارية في الكون.
وقال سيروني إن عمليات المحاكاة تظهر أن إعادة الاتصال هي الآلية الرئيسية التي تختار الجزيئات التي سيتم تسريعها لاحقا بواسطة الحقول المغناطيسية المضطربة حتى أعلى الطاقات.
من ناحية أخرى، قال الباحث لوكا كوميسو المشارك في الدراسة إن المنطقة التي تستضيف ثقوبا سوداء ونجوما نيوترونية تتخللها غازات ساخنة للغاية من جزيئات مشحونة.
ويضيف كوميسو أن خطوط المجال المغناطيسي التي جرتها الحركات الفوضوية للغاز تؤدي إلى إعادة توصيل مغناطيسي قوي، حيث إنه وبفضل الحقل الكهربائي الناجم عن تبادل حالتي إعادة الاتصال والاضطراب تتسارع الجسيمات إلى أكثر الطاقات تطرفا، وهي أعلى بكثير من مثيلاتها في أقوى المسرعات على الأرض، مثل المصادم الهادروني الكبير في سيرن.
