رسم فنان لنجم نابض. الائتمان: كارل نوكس ، جامعة أوزجراف سوينبورن
تظهر النجوم النابضة في بعض الأحيان - بقايا النجوم التي تدور بسرعة والتي تومض مثل المنارة - اختلافات شديدة في السطوع. يتوقع علماء الفيزياء الفلكية أن هذه الدفقات القصيرة من السطوع تحدث بسبب مناطق كثيفة من بين النجوم بلازما (الغاز الساخن بين النجوم) يبعثر موجات الراديو المنبعثة من صحافة. ومع ذلك ، ما زلنا لا نعرف من أين تأتي مصادر الطاقة المطلوبة لتكوين مناطق البلازما الكثيفة هذه والحفاظ عليها. لفهم هذه التكوينات بين النجوم بشكل أفضل ، يلزم إجراء المزيد من الملاحظات التفصيلية لهيكلها الصغير الحجم. والسبيل الواعد لذلك هو وميض النجوم النابضة أو "وميضها".
عندما تتشتت الموجات الراديوية للنجم النابض بواسطة البلازما بين النجوم ، تتداخل الموجات المنفصلة وتخلق نمط تداخل على الأرض. مع تحرك الأرض والنجم النابض والبلازما بالنسبة لبعضها البعض ، يُلاحظ هذا النمط كتغيرات في السطوع في الوقت والتردد: الطيف الديناميكي. هذا وميض ، أو "وميض". يحدث التشتت والتلألؤ في مناطق صغيرة من البلازما بفضل الطبيعة الشبيهة بالنقطة لإشارات النجم النابض. بعد معالجة الإشارات المتخصصة للطيف الديناميكي ، يمكننا أن نلاحظ سمات مكافئ حية معروفة باسم أقواس التلألؤ المرتبطة بصورة إشعاع النجم النابض في السماء.
نجم نابض واحد ، يسمى J1603-7202 ، خضع لتشتت شديد في عام 2006. هذا يجعله هدفًا مثيرًا لفحص مناطق البلازما الكثيفة هذه. ومع ذلك ، فإن مسار النجم النابض لم يتم تحديده لأنه يدور حول نجم مضغوط آخر يسمى a قزم ابيض في مدار وجهاً لوجه ، ولا يمتلك علماء الفلك طرقًا بديلة لقياسه في هذه الحالة. لحسن الحظ ، تخدم أقواس التلألؤ غرضًا مزدوجًا: تقوساتها مرتبطة بسرعة النجم النابض ، وكذلك المسافة إلى النجم النابض والبلازما. تعتمد كيفية تغير سرعة النجم النابض أثناء دورانه على اتجاه المدار في الفضاء. لذلك ، في حالة النجم النابض J1603-7202 ، قمنا بحساب التغييرات في انحناء الأقواس بمرور الوقت لتحديد الاتجاه.
تعتبر القياسات التي حصلنا عليها حول مدار النجم النابض J1603-7202 تحسنًا كبيرًا مقارنة بالتحليلات السابقة. يوضح هذا جدوى التلألؤ في تكملة الطرق البديلة. قمنا بقياس المسافة إلى البلازما وأظهرنا أنها كانت حوالي ثلاثة أرباع المسافة إلى النجم النابض من الأرض. لا يبدو أن هذا يتزامن مع مواقف أي نجوم معروفة أو غيوم غازية بين النجوم. غالبًا ما تستكشف دراسات التلألؤ النجمي النابض هياكل مثل هذه ، والتي تكون غير مرئية بخلاف ذلك. لذلك يبقى السؤال مفتوحًا: ما هو مصدر البلازما التي تبدد إشعاع النجم النابض؟
أخيرًا ، باستخدام قياس المدار لدينا ، يمكننا تقدير كتلة رفيق مدار J1603-7202. تم حسابه ليكون حوالي نصف كتلة الشمس. عند النظر إلى جانب المدار الدائري للغاية لـ J160-7202 ، فإن هذا يشير إلى أن الرفيق هو على الأرجح بقايا نجمية تتكون من الكربون والأكسجين - وهو اكتشاف نادر حول النجم النابض أكثر من البقايا الأكثر شيوعًا القائمة على الهيليوم.
نظرًا لأننا نمتلك الآن نموذجًا شبه كامل للمدار ، فمن الممكن حاليًا تحويل ملاحظات التلألؤ لـ J1603-7202 إلى صور مبعثرة على السماء ورسم خريطة للبلازما بين النجوم في مقاييس النظام الشمسي. قد يمنحنا إنشاء صور الهياكل الفيزيائية التي تسبب التشتت الشديد لموجات الراديو فهمًا أفضل لكيفية تشكل هذه المناطق الكثيفة والدور الذي تلعبه البلازما بين النجوم في تطور المجرات.
كتبه طالب الدكتوراه كريس ووكر (ICRAR-UWA) والدكتور دانيال ريردون (جامعة أوزجراف سوينبورن).
المرجع: "الديناميات المدارية وخصائص حدث التشتت الشديد من ملاحظات التلألؤ طويلة المدى لـ PSR J1603-7202" بقلم كريس ووكر ، دانيال ج. ريردون ، إريك ثرين وروري سميث ، 28 يونيو 2022 ، مجلة الفيزياء الفلكية.
DOI: 10.3847/1538-4357/ac69c6
