كيف تسرّع الدوامات الخفية النجوم النابضة؟ ✛

الأصل: "Pulsar glitches in the presence of vortex traps"
arXiv:2607.20398v1 · 2026-07-22 · CC BY 4.0 · 2 دقيقة
دوامات دقيقة في أعماق النجم النابض تنهار كالانهيار الثلجي وتجعل النجم الميت يدور بسرعة أكبر.

89 مللي ثانية. في هذا الوقت يمكن أن يزيد النجم النابض سرعة دورانه فجأة. النجم النابض هو نجم نيوتروني، وُلِد في انفجار عظيم لـمستعر أعظم. ينكمش إلى حجم مدينة، لكن كتلته أكبر من كتلة الشمس. يدور هذا الجسم بدقة الساعة الذرية، لكن مرة كل بضع سنوات يختل إيقاعه – يحدث «غليتش»، تسارع مفاجئ.

داخل النجم النابض، تكون المادة في حالة ميوعة فائقة – تتدفق بلا احتكاك. يتخلل هذا السائل مليارات من الدوامات المجهرية (في النجم الحقيقي عددها نحو 10¹⁷ – أكثر من حبات الرمل على جميع شواطئ الأرض). هذه الدوامات تحمل دوران النجم، كتروس صغيرة جداً. يمكنها أن تعلق على خشونة القشرة الصلبة – كرقاقات الثلج على منحدر جبلي. عندما يصبح الإجهاد الناتج عن الدوامات العالقة كبيراً جداً، تتفلت دفعة واحدة – كالانهيار الثلجي. هذا الانفلات الانهياري يُسرّع القشرة فوراً – وهكذا يحدث الغليتش.

في المحاكاة، تتبعنا مئة ألف دوامة؛ في النجم الحقيقي عددها أكبر بتريليون مرة. لكن حتى هذا كان كافياً لالتقاط التأثيرات الأساسية.

جوسلين بيل بورنيل اكتشفت أول نجم نابض في عام 1967، لكن العلماء لم يتمكنوا من النظر في آلية الاختلالات إلا مؤخراً. أظهرت محاكاة عددية جديدة أن المسألة تكمن في «المصائد» – مناطق لزجة بشكل خاص في القشرة. تحت تأثير الجاذبية الهائلة، تتشقق القشرة وتظهر مناطق تعلق فيها الدوامات بقوة خاصة. كل مصيدة من هذه بحجم ملعب كرة سلة. إذا انطلقت واحدة – يحدث خلل صغير. وإذا انطلقت عدة مصائد في آنٍ واحد – يصبح الغليتش متدرجاً وكبيراً بحق. هذا هو النمط الذي نراه بالضبط في النجم النابض PSR J0537-6910 – حيث تحدث اختلالات صغيرة وكبيرة.

كانت النتيجة غير المتوقعة ظهور فجوات عملاقة خالية من الدوامات تلقائياً في المحاكاة – شغلت حتى ثلث النجم وبقيت لفترة طويلة جداً.

وهكذا، خلال 89 مللي ثانية، يعيد انهيار مئات الآلاف من الدوامات كتابة دوران نجم بأكمله. إنها لحظة صغيرة في تطور النجم الذي يمتد مليارات السنين، لكن هذه اللحظات بالذات تساعدنا على فهم كيف تعيش أكثر الأجسام كثافة في الكون.

شهد النجم النابض الشهير «فيلا» أكثر من 20 انهياراً من هذا القبيل. في عام 2016، سبق أحدها تباطؤ ملحوظ في الدوران – علامة محتملة على تشكل مصيدة جديدة في القشرة.

في رواية «بيضة التنين» لروبرت فوروارد، تستخدم حياة ذكية على نجم نيوتروني اختلالات الدوران كمصدر للطاقة.

\frac{\Delta \Omega_c}{\Omega_0} = I_{\rm rel} \frac{k}{I_s} n \frac{1}{\Omega_0} \big(r_B^2 - r_A^2\big)
ΔΩc/Ω0 — الزيادة النسبية في السرعة الزاوية للقشرة؛ Irel — نسبة عزمَي القصور الذاتي للمكونين فائق الميوعة والعادي؛ n — عدد الدوامات في المصيدة؛ rA, rB — المسافتان الابتدائية والنهائية للدوامات عن المحور.
العلماء
Enrico FermiPaul DiracSubrahmanyan ChandrasekharAlbert EinsteinBarry BarishKip Thorne
المفاهيم
قفزة النباض زلزال مغناطيسي تذبذبات النجم النيوتروني نبض ترنح دوران النجم النيوتروني ظواهر النجوم النابضة الصدع عدم استقرار جاذبي انفجار نجمي قشرة عنقود مفتوح دوران نجمي معدل الدوران تثبيت التدفق نبضة الأشعة السينية نبضات المغناطيسار في انفجارات أشعة غاما رياح القرص الكوكبي الأولي رنين الثقب الدودي شبكة دوامية