وجدت دراسات جديدة أن الانفجارات الغامضة الخارقة للموجات الراديوية التي شوهدت خارج المجرة تم اكتشافها لأول مرة داخل مجرة ​​درب التبانة.

بالإضافة إلى ذلك ، ضم العلماء هذه الانفجارات إلى نوع نادر من النجوم الميتة التي تعرف بالنجم المغناطيسي ، وهو أقوى مغناطيس في الكون ، لأول مرة.

الاندفاعات الراديوية السريعة ، أو FRBs ، هي نبضات مكثفة من موجات الراديو يمكنها إطلاق المزيد من الطاقة في بضعة آلاف من الثانية أكثر مما تفعله الشمس خلال قرن تقريبًا. اكتشف العلماء فقط FRBs في عام 2007 ، ولأن الدفقات سريعة جدًا ، لا يزال لدى علماء الفيزياء الفلكية العديد من الأسئلة حولها ومصادرها.

يمتلك العلماء العشرات من النظريات حول أسباب الانفجارات الراديوية السريعة ، من اصطدام الثقوب السوداء إلى المركبات الفضائية. تشير العديد من النظريات إلى أن الدفقات نشأت من النجوم النيوترونية ، وهي بقايا النجوم التي انتهت حياتها في انفجارات كارثية تُعرف باسم المستعرات الأعظمية. (يأتي اسمهم من كيف أن قوة الجاذبية لهذه البقايا النجمية قوية بما يكفي لسحق البروتونات مع الإلكترونات لتكوين نيوترونات).

أشارت الأبحاث السابقة إلى أن الدفقات الراديوية السريعة على وجه التحديد قد تنفجر من نوع نادر من النجوم النيوترونية المعروفة باسم النجم المغناطيسي. التي تعتبر أقوى مغناطيس في الكون  بحيث يمكن أن تصل قوة مجالاتها المغناطيسية إلى ما يقرب من 5000 تريليون مرة أقوى من مجال الأرض.

قال كريستوفر بوشينك ، عالم الفيزياء الفلكية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في باسادينا والمؤلف الرئيسي في إحدى الدراسات الجديدة ، إن “النجم المغناطيسي هو نوع من النجوم النيوترونية تكون مجالاتها المغناطيسية قوية جدًا ، فهي تسحق الذرات في أشكال تشبه القلم الرصاص”

ومضة ضوء ساطعة في الظلام: 

خلال حوالي 1 مللي ثانية ، أطلق النجم المغناطيسي قدرًا من الطاقة في موجات الراديو مثل الشمس في 30 ثانية.

كان العلماء يشتبهون في أن النجوم المغناطيسية قد تولد دفعات راديو سريعة لأن العمل السابق وجد أن النجوم المغناطيسية يمكن أن تطلق شعلات عملاقة من أشعة جاما والأشعة السينية. هذه التوهجات العملاقة “لها مدة قصيرة جدًا ، ارتفاع حاد يستمر لأجزاء من الثانية ، وهذا هو بالضبط مدة FRBs. 

في الدراسات الجديدة ، أفاد العلماء أنه في 28 أبريل ، يوجد تلسكوبات راديوية – مجموعة المسح للانبعاثات الراديوية الفلكية العابرة 2 (STARE2) المكونة من ثلاثة هوائيات لاسلكية في كاليفورنيا ويوتا ، والتلسكوب الكندي لرسم خرائط كثافة الهيدروجين (CHIME) في Okanagan Falls ، كندا – اكتشف انفجارًا لاسلكيًا سريعًا أطلق عليه FRB 200428.

قال دانييل ميشيل ، عالم الفيزياء الفلكية مع CHIME والمؤلف المشارك في إحدى الدراسات الجديدة ، لموقع ProfoundSpace.org: “هذا هو أكبر سطوع لانفجار راديوي تم اكتشافه على الإطلاق في مجرتنا”. 

حيث لاحظ الباحثون أنه خلال جزء من الثانية من وميض هذا الاندفاع الراديوي السريع ، كان أكثر سطوعًا بمقدار 3000 مرة من أي إشارة راديو مغناطيسية أخرى تم رصدها حتى الآن.

حددت كلتا المصفوفتين FRB في نفس المنطقة من السماء أن هذا الاندفاع كان ساطعًا للغاية لدرجة أنه من الناحية النظرية ، إذا كان لديك تسجيل للبيانات الأولية من جهاز استقبال 4G LTE بهاتفك الخلوي ، والذي يكتشف موجات الراديو ، وإذا كنت تعرف ما كنت تبحث عنه ، فربما تكون قد وجدت هذه الإشارة قد جاءت من حوالي منتصف الطريق عبر المجرة في بيانات هاتفك الخلوي .

أشار العلماء إلى أن هذا الانفجار يرجع إلى نجم مغناطيسي يُعرف باسم SGR 1935 + 2154 ، والذي يقع على بعد حوالي 30 ألف سنة ضوئية من الأرض باتجاه مركز المجرة في كوكبة الثعلب والذي يعد أقرب FRB معروف حتى الآن.

وأضاف بوتشانيك: “لقد تمكنا من تحديد أن طاقة هذه الدفقة يمكن مقارنتها بطاقات الدفقات الراديوية السريعة خارج المجرة”. “في حوالي 1 مللي ثانية ، أطلق النجم المغناطيسي قدرًا من الطاقة في موجات الراديو مثل الشمس في 30 ثانية.”

بشكل عام ، “تمكنا من تحديد معدل هذه الدفقات اللامعة من النجوم المغناطيسية بما يتوافق مع المعدل المعروف للانفجارات الراديوية السريعة خارج المجرة” ، كما قال بوشينيك. “يرسم هذا الاكتشاف دليلا على أن بعض ، وربما معظم ، انفجارات الراديو السريعة من مجرات أخرى تنشأ أيضًا من النجوم المغناطيسية.”

السر وراء الانفجار الراديوي السريع: 

قارن علماء الفلك بقيادة Zhang الملاحظات بالبيانات التي تم جمعها بواسطة التلسكوب الكروي ذو الفتحة الخمسمائة متر (FAST) في الصين ورأوا 29 انفجارًا لأشعة غاما نشطة من هذا النجم المغناطيسي ، لكن لم يتزامن أي منها مع أي FRB مرئي من المغناطيس. وقال تشانغ إن الانفصال قد يشير إلى أن انفجارات أشعة جاما من النجوم المغناطيسية التي تؤدي إلى ظهور FRBs مميزة للغاية بطريقة ما ، ومعظمها لا يفعل ذلك. والاحتمال الآخر هو أن أي FRBs تولدها رشقات أشعة غاما هذه تنبعث في حزم ضيقة موجهة بعيدًا عن الأرض .

لاحظ تشانغ أن هناك نوعين من مصادر الاندفاعات الراديوية السريعة – تلك التي تولد FRBs بانتظام ، والأخرى التي تنتج FRBs بشكل أقل. إذا تم العثور على كلا النوعين من مصادر الاندفاع الراديوي السريع بين النجوم المغناطيسية ، فهذا يشير إلى احتمال وجود نوعين من النجوم المغناطيسية: أحدهما هو نوع المغناطيس الموجود في مجرة ​​درب التبانة ، والذي نادرًا ما يولد FRBs.

قال تشانغ إن البحث المستقبلي على FRBs يمكن أن يحدد الآلية التي تولد من خلالها النجوم المغناطيسية أو الهيئات المحتملة الأخرى هذه الانفجارات.

أحد الاحتمالات هو تحريك الإلكترونات عالية الطاقة بشكل عشوائي لتوليد موجات الراديو أثناء تفاعلها مع المجالات المغناطيسية – الثقوب السوداء الهائلة وبقايا المستعرات الأعظمية والغازات الساخنة الموجودة في المجرات تولد غالبًا موجات راديوية بهذه الطريقة، هناك تفسير محتمل آخر يفضله تشانغ ، وهو يتضمن الإلكترونات لأنها تتفاعل بشكل جماعي مع المجالات المغناطيسية ، على غرار الطريقة التي تولد بها الإلكترونيات على الأرض موجات الراديو عن طريق توجيه الإلكترونات عبر سلك.

توصلت دراسة جديدة إلى أن النجوم الأقزام الحمراء الصغيرة ، الأكثر شيوعًا في مجرة ​​درب التبانة ، قد تكون غير مضيافة وأكثر شراسة مما كان يعتقد سابقًا ، وذلك بفضل الانفجارات الدورية للأشعة فوق البنفسجية عالية الطاقة وانبعاثات الأشعة السينية التي يمكن أن تؤدي إلى تآكل الغلاف الجوي أو وصول الكواكب القريبة منها إلى درجات حرارة عالية جدا. 

قال تومي كوسكينين من جامعة أريزونا والمؤلف المشارك لتحليل جديد في مجلة The Astronomical Journal: “قد يتضح أن معظم الأقزام الحمراء معادية للحياة”. “في هذه الحالة ، قد تكون النتيجة أن الكواكب حول النجوم الأكثر ضخامة ، مثل شمسنا ، قد تكون الموقع الأمثل للبحث عن عوالم مأهولة بالجيل القادم من التلسكوبات.”

باستخدام مرصد تشاندرا للأشعة السينية التابع لوكالة ناسا وتلسكوب هابل الفضائي ، ركز علماء الفلك على نجم بارنارد ، وهو قزم أحمر عمره 10 مليارات سنة مع كتلة تبلغ 16 في المائة من كتلة الشمس والذي يقع على بعد حوالي ست سنوات ضوئية من الأرض. 

يتميز نجم بارنارد بكوكب واحد معروف ، وهو عالم جهنمي تبلغ كتلته حوالي ثلاثة أضعاف كتلة الأرض ويدور حول نفس المسافة تقريبًا بين عطارد و الشمس.

الهدف الأساسي من هذا المشروع هو الحصول على فكرة أفضل عن سلوك القزم الأحمر الناضج مقارنة بأقرانه الأصغر سنًا والأكثر نشاطا للغاية.

من المعروف أن الأقزام الحمراء التي يقل عمرها عن بضعة مليارات من السنين هي مصادر قوية للإشعاع عالي الطاقة الذي من شأنه أن يحرق الكواكب القريبة ، بما في ذلك تلك الموجودة في منطقة النجم الصالحة للسكن ، مما يجعل الحياة صعبة إن لم تكن مستحيلة ، على الأقل كما هو معروف على الأرض للحصول على موطئ قدم ولكن لا يُعرف الكثير عن البيئات المحيطة بالأقزام الحمراء الأكبر سنًا.

تظهر الملاحظات الجديدة حول نجم بيرنارد أن هذا النجم  حوالي 25 بالمائة من وقته يقوم بإطلاق توهجات قوية ، التي تعد عبارة عن نوع من الانفجارات التي إذا كانت مطابقة لجميع الأقزام الحمراء ، من شأنها أن تشكل تهديدًا للأغلفة الجوية للكواكب القريبة من المدار.

قال المؤلف المشارك للدراسة جيريش دوفوري من جامعة كولورادو: “إذا كانت هذه اللقطات تمثل مدى نشاط نجمة بارنارد ،فإننا نستنتج أن هذا النجم  يضخ الكثير من الإشعاع الضار”. وتجدر الإشارة إلى أن هذا القدر من النشاط يعد أمرا مثيرا للدهشة بالنسبة لقزم أحمر عجوز.”

يدرس الباحثون الآن الانفجارات عالية الطاقة عبر مجموعة سكانية أوسع لتحديد ما إذا كانت نجمة بارنارد هي كباقي النجوم الأقزام الحمراء بشكل عام.

^{Image Credit & Copyright: Steven Mohr}

لا يزال الأمر وراء تشكيل سديم الكركند – الذي يمتد على حوالي 400 سنة ضوئية وتقع على بعد حوالي 8000 سنة ضوئية باتجاه كوكبة العقرب – لهذا الكم الهائل من النجوم الضخمة المعروفة أمرا محيرا. 

تجدر الإشارة إلى أن هذا السديم – الذي يعرف أيضا باسم NGC 6357 – يضم بالقرب من مركزه العنقود النجمي المفتوح Pismis 24 الذي يحتضن النجوم الضخمة الساطعة بشكل مذهل. 

تجدر الإشارة إلى أن هذا التوهج الأزرق الذي يظهر في منتصف الصورة بالقرب من منطقة تشكل النجوم الداخلية ناتج من انبعاث غاز الهيدروجين المتأين. والسديم المحيط بهذا التوهج الأزرق يحتوي على  نسيج معقد من الغاز والغبار الداكن والنجوم التي لا تزال تتشكل بالإضافة إلى نجوم حديثة الولادة.

تحدث هذه الأنماط المتشابكة نتيجة التفاعلات المعقدة بين الرياح النجمية و ضغط الإشعاع والمجالات المغناطيسية والجاذبية.