بحث جديد يشرح نمط الحمار الوحشي في موجات الراديو من سديم السرطان

قد يكون لنمط “الحمار الوحشي” المحير في موجات الراديو عالية التردد المنبعثة من النجم النابض لسديم السرطان تفسيرًا أخيرًا، وفقًا لبحث جديد أجراه ميخائيل ميدفيديف، أستاذ الفيزياء وعلم الفلك في جامعة كانساس. هذا النمط الفريد، الذي يتميز بتباعد النطاق غير المعتاد على أساس التردد، أثار اهتمام علماء الفيزياء الفلكية منذ اكتشافه في عام 2007. وتشير النتائج التي توصل إليها ميدفيديف، والتي نشرت مؤخرا في مجلة Physical Review Letters، إلى أن حيود الموجات والتداخل الذي يحدث في بيئة النجم النابض الغنية بالبلازما يمكن أن يكون مسؤولا.

نبضات الراديو عالية التردد تخلق أنماطًا تشبه الحمار الوحشي

سديم السرطان، هو من بقايا مستعر أعظم تم رصده منذ ما يقرب من ألف عام، ويضم في قلبه نجمًا نيوترونيًا يُعرف باسم نجم السرطان النابض. يصدر هذا النجم النابض، الذي يبلغ قطره حوالي 12 ميلًا، إشعاعًا كهرومغناطيسيًا في نبضات كاسحة تشبه شعاع المنارة. يبرز Crab Pulsar بسبب نمط الحمار الوحشي المميز —لاحظ فقط ضمن مكون نبضي محدد وترددات تمتد بين 5 و30 جيجاهيرتز.

يفترض نموذج ميدفيديف أن نمط الحمار الوحشي ينشأ من بيئة البلازما الكثيفة للنجم النابض. تتفاعل البلازما، المكونة من جسيمات مشحونة مثل الإلكترونات والبوزيترونات، مع المجال المغناطيسي للنجم النابض، مما يؤثر على موجات الراديو بطرق تشبه ظواهر الحيود التي تظهر في موجات الضوء. ومع انتشار هذه الموجات عبر مناطق ذات كثافة بلازما متفاوتة، فإنها تخلق نمطًا من الأطراف الساطعة والداكنة، والتي تظهر في النهاية كنمط حمار وحشي تمت ملاحظته من الأرض.

الآثار المترتبة على قياس كثافة البلازما وأبحاث النجوم النيوترونية

يسلط عمل ميدفيديف الضوء على خصائص نجم السرطان النابض ويقدم طريقة لقياس كثافة البلازما في الغلاف المغناطيسي للنجوم النيوترونية. يستخدم النموذج البصريات الموجية لتحليل الأنماط الهامشية وتحديد توزيع البلازما وكثافتها. وهذا إنجاز يمكن أن يفتح آفاقًا جديدة لدراسة النجوم النابضة الشابة والحيوية الأخرى. توفر هذه الطريقة المبتكرة ما وصفه ميدفيديف بـ “التصوير المقطعي للغلاف المغناطيسي”، مما يتيح رسم خريطة كثافة الجسيمات المشحونة حول النجوم النيوترونية.

ستكون هناك حاجة إلى مزيد من بيانات الرصد للتحقق من صحة نظرية ميدفيديف، خاصة وأن علماء الفيزياء الفلكية يسعون إلى تطبيق طريقته على النجوم النابضة الشابة النشطة الأخرى. يمكن لنموذجه، إذا تم تأكيده، أن يساعد في تعزيز فهمنا لبيئات البلازما للنجوم النيوترونية وتفاعلات الموجات الكهرومغناطيسية مع بلازما النجم النابض.