كشفت دراسة جديدة أن المجالات المغناطيسية شائعة في الأنظمة النجمية التي تستضيف نجومًا زرقاء كبيرة، مما يتحدى المعتقدات السابقة ويقدم رؤى جديدة حول التطور والطبيعة الانفجارية لهذه النجوم الضخمة. اكتشف علماء الفلك من معهد لايبنيز للفيزياء الفلكية بوتسدام (AIP)، والمرصد الأوروبي الجنوبي (ESO)، ومعهد كافلي التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وقسم الفيزياء، أن المجالات المغناطيسية أكثر شيوعًا بكثير مما كان يعتقده العلماء سابقًا في أنظمة النجوم المتعددة التي تحتوي على نجم أزرق حار عملاق واحد على الأقل.
تعمل هذه النتائج على تحسين فهمنا للنجوم الضخمة ودورها كأسلاف لانفجارات السوبرنوفا بشكل كبير.
خصائص النجوم من النوع O
تعد النجوم الزرقاء التي تسمى النجوم من النوع O من بين النجوم الأكثر ضخامة في الكون، حيث تزيد كتلتها عن كتلة الشمس بـ 18 مرة. على الرغم من أنها نادرة، إلا أنها تتميز بدرجة حرارة عالية وإضاءة عالية. ومن بين ألمع النجوم التسعين التي يمكن رؤيتها من الأرض، ينتمي 4 منها إلى هذا النوع من النجوم.
وهي ذات أهمية استثنائية لأنها تقود عمليات فيزيائية عالية الطاقة تؤثر على بنية المجرة بأكملها وتجعل المناطق بين النجوم غنية بالمواد الكيميائية. غالبًا ما تقع هذه النجوم في مناطق تكوين النجوم النشطة، مثل الأذرع الحلزونية للمجرات، أو المجرات التي تمر بعملية تصادم أو اندماج.
تعتبر مثل هذه النجوم الضخمة مثيرة للاهتمام بشكل خاص للدراسات المغناطيسية لأنها تنهي تطورها بشكل انفجاري كمستعرات أعظم، تاركة وراءها جسمًا مضغوطًا مثل النجم النيوتروني أو الثقب الأسود كبقايا.
أنظمة النجوم الثنائية وتطورها
النجم الثنائي هو نظام يتكون من نجمين مرتبطين بالجاذبية ويدوران حول بعضهما البعض. إذا كان كلا المكونين نجومًا من النوع O، فيمكن أن يصبح النظام ثنائيًا سماويًا مدمجًا. تنتهي النجوم الضخمة جدًا في الثقوب السوداء، في حين أن النجوم الأقل ضخامة من النوع O تصبح في النهاية نجومًا نيوترونية عندما "تموت" على شكل مستعرات أعظم. قد تنتهي النجوم الثنائية إلى نجمين نيوترونيين، أو نجم نيوتروني وثقب أسود، أو ثقبين أسودين. وتتدهور مدارات هذه الأجسام نتيجة انبعاث موجات الجاذبية، والتي يمكن ملاحظتها بواسطة كاشفات موجات الجاذبية.
الرياح النجمية والغلاف المغناطيسي
مثل الشمس، تمتلك النجوم الضخمة رياحًا نجمية - تيارات من الجسيمات المشحونة النشطة. تتفاعل رياح البلازما هذه مع المجالات المغناطيسية وتشكل هيكلًا يسمى الغلاف المغناطيسي. جميع النجوم والكواكب ذات المجالات المغناطيسية، بما في ذلك الأرض، لها غلاف مغناطيسي. يحمي الأرض من الإشعاع الكوني عالي الطاقة. يمكن أن تتحرك البلازما بسرعة آلاف الكيلومترات في الثانية وتخضع لقوة طرد مركزية هائلة. وقد اقترح أن هذه الآلية المغناطيسية قد تكون مسؤولة عن الانفجارات المتراصة بإحكام للنجوم الضخمة، المرتبطة بانفجارات أشعة غاما طويلة الأمد، ومضات الأشعة السينية وغيرها من بصمات المستعرات الأعظم.
المجالات المغناطيسية في النجوم الضخمة
على الرغم من أن التفسيرات النظرية لتأثير المجالات المغناطيسية على المستعرات الأعظم أو انفجارات أشعة جاما طويلة الأمد قد تم اقتراحها منذ عقود مضت، فقد تم الإبلاغ عن أن 11 نجمًا فقط من النوع O تمتلك مجالات مغناطيسية منذ ذلك الحين. جميع النجوم باستثناء نجم واحد هي ثنائيات مفردة أو واسعة. وهذه حقيقة محيرة للغاية لأن الدراسات السابقة أظهرت أن أكثر من 90% من النجوم من النوع O تتشكل في أنظمة متعددة، مع نجمين أو أكثر. في الواقع، يشعر العديد من المنظرين بالحيرة إزاء العدد الصغير من المجالات المغناطيسية المكتشفة في النجوم الضخمة، لأنهم لا يستطيعون تفسير بعض السمات الفيزيائية المرصودة للأنظمة المتعددة دون أخذ تأثيرات المجالات المغناطيسية في الاعتبار.
لحل هذا التناقض، أجرى الباحثون مسحًا للمجال المغناطيسي باستخدام الاتجاه الطيفي الأرشيفي للعثور على ملاحظات للأنظمة النجمية التي تحتوي على تركيب واحد على الأقل من النوع O. يقيس مقياس الاستقطاب الطيفي استقطاب الضوء، ويوفر معلومات حول ما إذا كان هناك مجال مغناطيسي موجود في النجم. استخدموا بيانات من مقياس الطيف القطبي عالي الدقة HARPS، المثبت على تلسكوب المرصد الأوروبي الجنوبي الذي يبلغ قطره 3.6 متر في لا سيلا، تشيلي، وESPaDOnS، المثبت على تلسكوب كندا-فرنسا-هاواي على مونا كيا. ولتحليل البيانات، قاموا بتطوير إجراء خاص ومعقد لقياس المجال المغناطيسي.
"لدهشتنا، أظهرت النتائج وجود مغناطيسية عالية جدًا في هذه الأنظمة المتعددة الإرسال. من بين 36 نظامًا تمت دراستها، اكتشف 22 نظامًا مجالًا مغناطيسيًا بالتأكيد، و3 فقط لم تظهر أي علامات على وجود مجال مغناطيسي"، يوضح الدكتور سيلفا يارفينن من قسم الفيزياء النجمية والكواكب الخارجية في AIP.
"إن العدد الكبير من الأنظمة ذات المكونات المغناطيسية هو لغز، لكنه قد يشير إلى أن هذه النجوم نشأت في ثنائيات، وأن التفاعلات بين مكونات النظام، مثل نقل الكتلة بين نجمين أو حتى أحداث الاندماج بين نجمين، لعبت دورًا حاسمًا في توليد المجالات المغناطيسية للنجوم الضخمة. هذا العمل هو أيضًا أول تأكيد رصدي على الإطلاق للافتراضات النظرية المقترحة مسبقًا حول كيفية تأثير المجال المغناطيسي للنجم على موته، مما يجعله ينفجر بشكل أسرع وبطاقة أكبر."
المصدر المجمع: ScitechDaily