مجرة المفتاح اللولبي: كيف يكشف النفاث الملتف عن البصمة المغناطيسية للعناقيد المجرية
المجرة ذات النفاث الحلزوني (تدفق البلازما)، المُسماة بـ«مجرة البرّامة»، أصبحت مختبرًا طبيعيًا لدراسة الحقول المغناطيسية. باستخدام التلسكوب الراديوي ASKAP، اكتشف العلماء أن دوران فاراداي (دوران استقطاب الموجات الراديوية في حقل مغناطيسي) يتأرجح بانتظام على طول النفاث — بنفس دورية انحناءات التدفق نفسه. من المثير للاهتمام أنه في جزء من النفاث تكون التذبذبات متوافقة في الطور، مما يشير إلى وجود حاجب من البلازما المُمَغنَطة حول التدفق، بينما في جزء آخر تكون مُزاحة، مما يدل على تغير المصدر الرئيسي للحقل المغناطيسي، ربما إلى الوسط بين المجري. وهكذا تساعد الشكل الحلزوني للنفاث على فصل الحقول المغناطيسية للتدفق نفسه عن حقول العنقود — مثلما يُميَّز بين طبقات الغلاف الجوي من خلال وميض النجوم.
في مركز العديد من المجرات يكمن ثقب أسود فائق الكتلة ثقب أسود، يقذف نفاثات نسبية من البلازما لمسافات تصل إلى مئات الكيلوبارسك. إحدى هذه المجرات هي المجرة الراديوية مجرة راديوية ESO 137-G007 في عنقود نورما، والمعروفة باسم «مجرة المفتاح اللولبي» بسبب نفاثاتها الملتفة. لكن خلف هذا الحلزون المذهل يختبئ سؤال قديم: أين بالتحديد يدور مستوى استقطاب الموجات الراديوية — في النفاث نفسه، أم في غلافه، أم في البلازما بين المجرات؟ يبدو الجواب وكأنه ملفوف في هذه الحلقات، تماماً كما يحمل المفتاح اللولبي بصمة الفلين.
جاء الحل بفضل تحليل مقياس دوران فاراداي (RM) — وهو مقدار يعتمد على المجال المغناطيسي وكثافة الإلكترونات على طول خط الرؤية. تذكرنا معادلات ماكسويل بأن دوران الاستقطاب لا ينفصل عن سرعة الضوء التي تنسج بين الكهرباء والمغناطيسية. باستخدام التلسكوب الراديوي ASKAP، بنى علماء الفلك خريطة مفصلة لـ RM على طول محور النفاث وطبقوا تحليل المخطط الدوري. كان من المتوقع أن تنتج الاضطرابات العادية تقلبات عشوائية، لكن الواقع كان أكثر صرامة.
فاجأتنا الصورة الطورية. في الجزء الشرقي من النفاث، يكاد RM وانحناءاته يكونان في نفس الطور — فقط 7.6% من النماذج البديلة العشوائية أعطت ارتباطًا أكبر عند تأخير صفري. أما في الجزء الغربي، فالارتباط ضعيف والطور منزاح. التفسير أنيق: في الشرق يهيمن المجال المغناطيسي لشرنقة النفاث، وفي الغرب يهيمن المجال المضطرب للبلازما داخل العنقود، الغنية بـ الهيدروجين و الهيليوم. وهكذا يتحول النفاث إلى مسبار مغناطيسي تفاضلي، يشير بنفسه إلى مكان كل مساهمة.
تفتح هذه الطريقة عصرًا جديدًا: مع بدء تشغيل SKA، ستصبح آلاف المجرات الراديوية اللولبية مختبرًا طبيعيًا للمغناطيسية. بمقارنة خرائط RM مع توزيع العدسة التثاقلية و المادة المظلمة، التي لاحظها لأول مرة فريتز زفيكي، سنتمكن من ربط الكتلة غير المرئية بالحقول المغناطيسية. وفهم كيفية فقدان النفاثات للاستقرار وزيادتها للـ الإنتروبيا سيقربنا من حل لغز انطلاقها — وهي إحدى المشكلات الرئيسية في الفيزياء الفلكية. النفاثات الحلزونية ليست زينة كونية، بل مقياس مغناطيسي عامل، ستُحوله المسوحات المستقبلية إلى أداة يومية.
🎯 حصلت على اسم «مجرة المفتاح اللولبي» (Corkscrew Galaxy) بسبب تشابهها المذهل مع لولب الفلين: فنفاثها الراديوي الذي يمتد قرابة 600 كيلوبارسك ملتف في لفتين كاملتين! إنها واحدة من أطول النفاثات الحلزونية المعروفة في الكون.