النجوم النابضة أو البولزرات (Pulsars) هي مصادرٌ للإشعاع من خارج الأرض لها دوريةٌ منتظمةٌ، يتم اكتشافها عادةً بصورة انبعاثاتٍ قصيرةٍ من موجات الراديو، وتعد معظم النجوم النابضة المعروفة مرئيةً فقط في المنطقة الراديوية للطيف الكهرومغناطيسي وتسمى النبضات الراديوية، ولكن هناك عددًا صغيرًا من النجوم النابضة تنبعث من أطوالٍ موجيةٍ بصريةٍ، وأطوال موجات الأشعة السينية، وأطوال موجات أشعة غاما.

يمكن وصفها بنجوم نيوترونية ممغنطة بدرجةٍ عاليةٍ، وتدور حول نفسها بسرعةٍ كبيرةٍ، مع حزمةٍ إشعاعيةٍ خفيفةٍ لإنتاج الانبعاث النابض، وإنّ غالبية النجوم النابضة تدور حول نفسها بمعدلٍ حوالي مرةً واحدةً في الثانية، في حين يمكن لبعضها أن يدور حول ذاته بعدّل يصل لحوالي 650 مرةً في الثانية.

تم اكتشاف أول نجمٍ نابضٍ في عام 1967 من قبل طالبة دراساتٍ عليا من جامعة غلاسكو تدعى جوسلين بيل، التي كانت تعمل مع أنتوني هيويش في مرصد مولارد لعلم الفلك في كامبريدج.1

سبب دوران البولزرات حول نفسها

تدور النجوم النابضة لأن النجوم التي تشكلت منها تدور أيضًا كما أن انهيار المواد النجمية سيزيد بشكلٍ طبيعيٍّ من سرعة دوران النجوم النابضة، إذ يمكن أن تدور أبطأ النجوم النابضة مرةً واحدةً في الثانية وتسمى هذه النجوم بالنجوم النابضة البطيئة، وكذلك يمكن أن تدور مئات المرات في الثانية، وتُعرف عندها باسم النجوم النابضة السريعة أو النجوم النابضة بالميلي ثانيّة (لأن فترة الدوران تُقاس بالملي ثانية).

إشعاع البولزرات

يمكن أن تشع البولزرات الضوء بأطوالٍ موجيةٍ متعددةٍ بدءًا من الموجات الراديوية وصولًا إلى أشعة جاما، لكن كيف تشع النجوم النابضة؟

ليس لدى العلماء بعد إجابة مفصلة على هذا السؤال، لكنهم وجدوا أن الآليات المختلفة مسؤولةٌ على الأرجح عن إنتاج أطوالٍ موجيةٍ مختلفة من الضوء الذي يتميز بأنه مشرقٌ وضيقٌ للغاية وله خصائص مشابهةٌ لضوء الليزر. بعض العلماء لاحظوا أن الانبعاثات الضوئية ناتجةٌ بسبب دوران البولزرات (النجوم النابضة) وحقلها المغناطيسي؛ حيث إن النجوم النابضة السريعة لديها حقولٌ مغناطيسيةٌ أضعف من النجوم النابضة البطيئة، ولكن الزيادة في سرعة الدوران كافيةٌ للنجوم السريعة لبعث أشعةٍ ساطعةٍ مماثلة للبطيئة.2

النجم النيوتروني

هو نوعٌ من البقايا التي تنجم عن الانهيار التثاقلي لنجمٍ هائلٍ، وتتألف هذه النجوم بالكامل تقريبًا من نيوترونات (جسيمات دون ذرية بدون شحنةٍ كهربائيةٍ ولها نفس كتلة البروتونات)، وتتميز بأنها ساخنةٌ جدًا ويتم دعمها لمواجهة مزيدٍ من الانهيار بسبب مبدأ استثناء Pauli الذي ينص على أنه “لا يوجد نيوترونان يمكن أن يتخذا الحالة الكمية ذاتها في وقتٍ واحدٍ”.

تبلغ كتلة النجم النيوتروني النموذجي ما بين 1.35 وحوالي 2.1 كتلة شمسية، ويبلغ نصف قطرها حوالي 12 كم (يبلغ نصف قطر الشمس حوالي 60،000 ضعف ذلك)، تتميز النجوم النيوترونية بالكثافة الإجمالية من 3.7 إلى 5.9 × 1017 كجم/متر مكعب (2.6 إلى 4.1 × 1014 مرة من الكثافة الشمسية) والتي تقارن بالكثافة التقريبية للنواة الذرية البالغة 3 × 1017 كجم/متر مكعب.3

تشكّل النجم النيوتروني

تنشئ النجوم النيوترونية بسبب الانهيار الدراماتيكي لعددٍ قليلٍ من النجوم النجمية الضخمة بحجم الأرض إلى نجمةٍ نيوترونيةٍ بحجم المدينة، وهذا يعني أن النواة بطيئة الدوران في البداية تصبح نجمًا نيوترونيًّا سريع الدوران مما يدفع أيضًا إلى حركةٍ ديناميكيةٍ تولد مجالًا مغناطيسيًّا قويًّا، لذلك يُعتقد أن كل النجوم النيوترونية كانت نوعًا من البولزرات (النجوم النابضة) عند ولادتها لأول مرة؛ حيث تدور جميعها بسرعةٍ كبيرةٍ ولديها حقولٌ مغناطيسيةٌ قويةٌ بعد نشوئها بفترةٍ قصيرةٍ.

يأتي الانبعاث من نجم نيوتروني كنتيجةٍ للإنتاج أو التصدير المزدوج في الغلاف المغناطيسي والذي له شكلٌ ثنائي القطب تقريبًا وبالتالي تكون أقوى شدة مجال في قطبيه، ونادرًا ما يتحاذى هذا الحقل مع محور الدوران مما يعطي تأثير “المنارة” حيث يعبر ضوؤها المراقب بمعدل ضعف تردد الدوران، فتنقص الطاقة من المجال المغناطيسي، ومع تقدم نجم النيوترون يتحلل المجال المغناطيسي في النهاية إلى نقطةٍ حرجةٍ حيث لا يمكن إنتاج الإلكترونات والبوزيترونات بعدها، ويُطلق عليها اسم “خط الموت”.

بعد عبور هذه العتبة يفقد النجم النابض قدرته على إصدار موجات الراديو وتستمرّ البولزرات مدة 7 إلى 10 سنواتٍ من حياتها فقط، وبالتالي فإن حوالي 99٪ من النجوم النيوترونية لا تعدّ نجومًا نابضةً، بالإضافة إلى ذلك لا يمكننا رؤية النجم النابض إلا إذا كان شعاعه يعبر بمحاذاة الأرض أثناء دورانه بالطبع؛ لأن زاوية الشعاع عادةً ما تكون بعشرات الدرجات لذلك فإن إجمالي عدد النجوم النابضة التي تعبر حزمها الأرض تمثل حوالي 10% من المجموع الكلي الموجود.4

المراجع

  • 1 ، Pulsar، من موقع: astronomy.swin.edu.au، اطّلع عليه بتاريخ 27-10-2019.
  • 2 ، What Are Pulsars?، من موقع: www.space.com، اطّلع عليه بتاريخ 27-10-2019.
  • 3 ، Neutron star، من موقع: phys.org، اطّلع عليه بتاريخ 27-10-2019.
  • 4 ، What causes a neutron star to become a pulsar?، من موقع: astronomy.stackexchange.com، اطّلع عليه بتاريخ 27-10-2019.