كيف تحمل الكمّات الدوران من الأزواج النجمية سريع

الأصل: "Determination of the Angular Momentum of Radiated Gravitons, Scalars, and Dark Photons from Binary Orbits"
· Arpan Hait, Subhendra Mohanty
arXiv:2608.02742v1 · 2026-08-03 · CC BY 4.0 · 1 دقيقة
كل جسيم من الإشعاع يحمل حصة محددة بدقة من الدوران، سواء كانت موجة جاذبية أو ضوءًا.

نجمان يدوران حول بعضهما البعض، ويقتربان تدريجيًا. رقصتهما تفقد طاقة، وهذه الطاقة تذهب إلى الفضاء — على شكل موجات جاذبية، وأحيانًا مجالات أخرى. تساءلت مجموعة من الفيزيائيين بقيادة ستيفن هوكينج (رغم أنه ليس مؤلف هذا العمل، إلا أن اسمه مألوف للكثيرين): ما مقدار الدوران الذي يحمله كل جسيم من هذا الإشعاع بالضبط؟

اتضح أن الحساب دقيق للغاية. كل جرافيتون — وهو كمّ من موجة الجاذبية — يحمل حصة من الدوران تساوي تقريبًا ثابتَي بلانك (وهي الوحدة الأساسية للدوران الكمومي). أما جسيمات الإشعاع القياسي والمتجه (موجات من نوع آخر، أبسط من موجات الجاذبية) فتحمل حصة واحدة بالضبط. يبدو الأمر وكأن ساعي البريد يسلم الرسائل دائمًا في حزم من اثنتين أو واحدة — ولا غير ذلك. والمثير للدهشة أن القاعدة تعمل ليس فقط للمدارات الإهليلجية المطوّلة، بل أيضًا للمدارات الزائدية المفتوحة، عندما يتفرق النجمان إلى الأبد.

ثابت بلانك هو أصغر "درجة" ممكنة للدوران في العالم الكمومي. لتدوير قمة دوّارة للأطفال حتى دورة واحدة في الثانية، تحتاج إلى نقل دوران أكبر بمليارات المرات من هذه الحصة.

كما أظهر العلماء أن كل الطاقة والدوران المنبعثين يمكن حسابهما بمجرد مراقبة كيفية تغير تردد دوران النجوم واستطالة مدارها. لكن هناك فارقًا بسيطًا: من المستحيل فصل أي جزء من دوران الجسيم هو دورانه الذاتي (السبين) وأي جزء هو حركته المدارية حول مركز الكتلة. هذا يشبه محاولة فهم ما إذا كانت القمة تدور حول نفسها أم تجري في دائرة فقط — من الخارج لا يمكن التمييز.

موجات الجاذبية الناتجة عن اندماج الثقوب السوداء تحمل دورانًا يعادل الزخم الزاوي لجميع كواكب النظام الشمسي مجتمعة. لكن كل جسيم فردي ما زال يحمل حصة صغيرة جدًا — فقط عدد هذه الجسيمات لا يمكن تخيله.

الدوران الذي تحمله الموجة الثقالية من زوج نيوتروني نموذجي يعادل الزخم الزاوي للأرض أثناء دورانها حول الشمس — لكنه يُطلق في أجزاء من الثانية.

في رواية «الاتصال» لكارل ساغان، يستخدم الفضائيون الموجات الثقالية للتواصل — ربما يعرفون كيف يعدّلون تلك الحصص من الدوران التي يتحدث عنها المقال.

العلماء
Albert EinsteinBarry BarishKip ThorneRichard FeynmanRussell HulseBernhard Riemann
المفاهيم
العزم الزاوي زخم زاوي مداري الكمون الجاذبي إشعاع قياسي صيغة الإشعاع الرباعي القطب عزم مغناطيسي طاقة دورانية مغناطيسون بور حركة مدارية الكبح المغناطيسي للنجم المزدوج الرياح الشمسية معامل جي الموجات الثقالية نجم مغناطيسي اللف المغزلي غرافيتون الجاذبية الكمومية محور الدوران قانون الجاذبية العام كتلة المشتري