علماء الفلك يلتقطون أخيرًا ولادة نجم مغناطيسي، لأن الكون يحب المدخل الدرامي

شهد علماء الفلك لأول مرة ولادة نجم مغناطيسي - نجم نيوتروني شديد المغناطيسية وسريع الدوران - مما يؤكد أن هذه الأجسام الغريبة يمكنها تشغيل بعض ألمع الانفجارات النجمية التي شوهدت على الإطلاق. كما يتحقق الاكتشاف من نظرية طُرحت لأول مرة قبل 16 عامًا من قبل فيزيائي في جامعة كاليفورنيا، بيركلي، ويكشف عن "زقزقة" مميزة في ضوء بعض النجوم المنفجرة لا يمكن تفسيرها إلا باستخدام النسبية العامة لأينشتاين. نُشر البحث في مجلة Nature.

المستعرات العظمى فائقة السطوع هي من بين أكثر الانفجارات إثارة في الكون، حيث تتألق 10 مرات أو أكثر سطوعًا من المستعرات العظمى العادية. منذ أن اكتشفها علماء الفلك لأول مرة في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، كافحوا لشرح سبب بقاء هذه الانفجارات شديدة السطوع لفترة طويلة بعد انهيار قلب النجم الضخم وقذف طبقاته الخارجية إلى الفضاء. في عام 2010، اقترح عالم الفيزياء الفلكية النظرية في جامعة كاليفورنيا، بيركلي، دان كاسن أن الإجابة هي نجم مغناطيسي حديث الولادة. جادلت نظريته أنه عندما يصل نجم ضخم إلى نهاية حياته، يمكن أن ينهار قلبه إلى نجم نيوتروني كثيف بشكل لا يصدق بدلاً من أن يصبح ثقبًا أسود. إذا كان ذلك النجم الأصلي يمتلك مجالًا مغناطيسيًا قويًا، فإن الانهيار سيعززه بشكل كبير، منتجًا نجمًا مغناطيسيًا بمجال مغناطيسي أقوى 100 إلى 1000 مرة من مجال نجم نابض نموذجي. على الرغم من أن كلاً من النجوم النابضة والمغناطيسية يبلغ قطرها حوالي 10 أميال فقط، إلا أن النجوم المغناطيسية الشابة يمكن أن تدور أكثر من 1000 مرة كل ثانية.

وجد طالب الدراسات العليا جوزيف فرح من جامعة كاليفورنيا، سانتا باربرا ومرصد لاس كومبريس (LCO) أقوى دليل حتى الآن على هذه النظرية بعد دراسة مستعر أعظم اكتشف في عام 2024، يُعرف باسم SN 2024afav. خلص فرح وزملاؤه إلى أن النتوءات غير المعتادة في منحنى ضوء المستعر الأعظم توفر دليلاً مباشرًا على تشكل نجم مغناطيسي أثناء الانفجار. قال ألكس فيليبينكو، أستاذ علم الفلك المتميز في جامعة كاليفورنيا، بيركلي والمؤلف المشارك في الدراسة: "ما هو مثير حقًا هو أن هذا دليل قاطع على تشكل نجم مغناطيسي نتيجة انهيار قلب مستعر أعظم فائق السطوع". قال كاسن إن الباحثين اشتبهوا منذ فترة طويلة في وجود نجم مغناطيسي مخفي يغذي هذه الانفجارات الاستثنائية. قال: "لسنوات، بدت فكرة النجم المغناطيسي وكأنها خدعة سحرية من المنظرين - إخفاء محرك قوي خلف طبقات من حطام المستعر الأعظم". "الزقزقة في إشارة هذا المستعر الأعظم تشبه ذلك المحرك الذي يسحب الستار ويكشف أنه موجود بالفعل".

بعد اكتشاف SN 2024afav في ديسمبر 2024، راقب مرصد لاس كومبريس الانفجار لأكثر من 200 يوم. حدث المستعر الأعظم على بعد حوالي مليار سنة ضوئية من الأرض. لاحظ فرح وعالم الفلك في UCSB آندي هويل شيئًا غير عادي: بعد أن وصل المستعر الأعظم إلى ذروة سطوعه بعد حوالي 50 يومًا من الانفجار، ارتفع سطوعه وانخفض بشكل متكرر، مما خلق أربع نتوءات مميزة في منحنى الضوء. قارن فرح النمط بارتفاع نغمة زقزقة طائر. يشير نموذج فرح إلى أن بعض المواد التي قذفها الانفجار إلى الخارج سقطت لاحقًا نحو النجم المغناطيسي حديث الولادة، مشكلة قرصًا تراكميًا. نظرًا لأن هذا القرص كان على الأرجح مائلًا بالنسبة لدوران النجم المغناطيسي، تتنبأ نظرية أينشتاين بأن النجم النيوتروني سريع الدوران سيسحب معه نسيج الزمكان المحيط، منتجًا ظاهرة تسمى البدارية لينس-ثيرينغ. يتسبب هذا التأثير في تمايل القرص المائل، وبينما يحجب القرص المتمايل الضوء من النجم المغناطيسي ويعكسه بشكل دوري، يتصرف النظام مثل منارة كونية وامضة. بمرور الوقت، يدور القرص إلى الداخل، مما يتسبب في تسارع التمايل، منتجًا "الزقزقة" المميزة. قال فرح: "اختبرنا عدة أفكار، بما في ذلك تأثيرات نيوتونية بحتة وبدارية مدفوعة بالمجالات المغناطيسية للنجم المغناطيسي، لكن فقط بدارية لينس-ثيرينغ تطابقت مع التوقيت تمامًا". "إنها المرة الأولى التي تحتاج فيها النسبية العامة لوصف ميكانيكا المستعر الأعظم".

قدر الفريق أيضًا أن النجم النيوتروني يدور مرة واحدة