رقم قياسي يستحيل كسره بسبب مسافة اندفاع قصيرة جدًا ✛

الأصل: "Sub-Millisecond Pulsars: Missing or Impossible?"
arXiv:2608.23704v1 · 2026-08-24 · CC BY 4.0 · 2 دقيقة
لماذا لا يوجد أي نابض دون ميلي ثانية بين مئات النوابض الميلي ثانية: الفيزياء والإحصاء وانتقاء الرصد.

هذا مثل رقم قياسي في سباق المسافات القصيرة: لكسره، تحتاج إلى اندفاعة مثالية. لكن النوابض دون الميلي ثانية النجوم النابضة مسافة اندفاعها قصيرة جدًا. أسرع نابض معروف، PSR J1748-2446ad، يدور 716 دورة في الثانية، أسرع من خلاط المطبخ. لو كان بحجم الأرض، لتحركت نقطة على خط استوائه بسرعة تعادل 0.24 من سرعة الضوء. لكن لماذا لا يدور أي نابض أسرع من ذلك؟ الفيزياء لا تمنع ذلك: النجم النيوتروني يمكنه تحمل سرعة أكبر. المنع يأتي من الفيزياء الفلكية، من كيفية تسريع دوران النجوم النابضة.

يولد النجم النيوتروني بطيئًا، ويصبح سريعًا عندما ينقل نجم مجاور مادة إليه (تراكم). كل غرام يسقط يضيف عزم دوران، مثل متزلج يضم ذراعيه إلى جسمه. لتدويره إلى فترة 1 ميلي ثانية، يحتاج النجم إلى اكتساب 0.25 على الأقل من كتلة الشمس. هذه كمية هائلة: كفاءة التراكم النموذجية تتراوح بين 20% و30%، لذا يجب على النجم المانح أن يفقد كتلة تعادل 2 إلى 4 كتل شمسية. لكن النجوم الضخمة كهذه تعيش لفترة قصيرة وتنقل المادة بسرعة كبيرة، كما لو كنت تحاول ملء كوب من خرطوم إطفاء: معظم الماء سينسكب جانبًا. ونتيجة لذلك، لا يصل التسارع إلى عتبة دون الميلي ثانية.

حتى لو تكوّن نابض دون ميلي ثانية، فإنه سيتباطأ إلى فترة أكبر من 1 ميلي ثانية خلال بضع مئات الملايين من السنين، ما لم يكن مجاله المغناطيسي أضعف من $10^7$ غاوس. هذا مثل قمة دوارة دُوّرت بسرعة جنونية، لكنها تفقد دورانها بسرعة بسبب الاحتكاك بالهواء.

ولكن ربما توجد نوابض دون الميلي ثانية ونحن فقط لا نراها؟ اختبر المؤلفون هذا أيضًا. أدخلوا 40,000 نابض اصطناعي دون الميلي ثانية في بيانات حقيقية من تلسكوب ميركات (MeerKAT) ومرروها عبر برامج البحث القياسية. اتضح أن الحساسية عند الفترات القصيرة تنخفض بالفعل بسبب تشتت الموجات الراديوية في الوسط بين النجمي. لكن النوابض الساطعة ذات الإشارة القوية لا يمكن تفويتها. إحصاءات الفترات المرصودة تُظهر: احتمال العثور على نابض بفترة أقل من 1 ميلي ثانية يساوي صفرًا تقريبًا.

إذن، الرقم القياسي لم يُكسر ليس لأن الحكام لا يرون جيدًا، بل لأن مسافة الاندفاع قصيرة جدًا. النوابض دون الميلي ثانية ليست محظورة فيزيائيًا، لكن تكوينها مكبوت بقيود فيزيائية فلكية. هذا يحول التركيز من البحث عن قيود غريبة إلى جوانب أكثر واقعية في تطور النجوم. مراصد الموجات الثقالية المستقبلية، مثل تلسكوب أينشتاين (Einstein Telescope) وكوزميك إكسبلورر (Cosmic Explorer)، ستتمكن من اختبار ما إذا كان الإشعاع الثقالي يحد من الدوران عند الحد ~716 هرتز. وفي الوقت الحالي، يظل أسرع نابض حاملًا للرقم القياسي، وربما لن يُكسر رقمه أبدًا.

أسرع نابض معروف، PSR J1748-2446ad، يدور 716 دورة في الثانية، أسرع من خلاط المطبخ. لو كان بحجم الأرض، لتحركت نقطة على خط استوائه بسرعة تعادل 0.24 من سرعة الضوء.

في رواية «بيضة التنين» لروبرت فوروارد، يدور نجم نيوتروني بسرعة كبيرة لدرجة أن كائنات تعيش على سطحه تدرك الوقت بشكل مختلف. النابض دون الميلي ثانية سيكون جسمًا أكثر تطرفًا، لكن الفيزياء تُظهر أن مثل هذه النجوم لا يمكنها البقاء طويلًا.

P_{eq} \simeq 1.40 \, \text{ms} \, B_8^{6/7} \left( \frac{\dot{M}}{0.1 \dot{M}_{\text{Edd}}} \right)^{-3/7} M_{1.4}^{-5/7} R_{13}^{18/7}
الفترة التي يتوازن عندها العزم المغناطيسي مع عزم التراكم؛ تعتمد على المجال المغناطيسي، ومعدل التراكم، والكتلة، ونصف القطر.
\Delta M_{\text{eq}} \simeq 0.22 \, M_\odot \, \frac{(M/M_\odot)^{1/3}}{P_{\text{ms}}^{4/3}}
الكتلة اللازمة لتسريع دوران النجم النيوتروني إلى الفترة P_ms؛ لفترة 1 ميلي ثانية، يلزم حوالي 0.25 كتلة شمسية.
P_H \simeq 0.0619 \, \text{ms} \, \left( \frac{M}{M_\odot} \right) \frac{1 + \sqrt{1 - a_*^2}}{a_*}
الزمن المميز لدوران الزمكان عند أفق الثقب الأسود؛ لكتلة 10 كتل شمسية وa*=1 يعطي 0.6 ميلي ثانية.
العلماء
Enrico FermiPaul DiracMichael FaradayHendrik LorentzSubrahmanyan ChandrasekharAlbert Einstein
المفاهيم
ميلي ثانية قفزة النباض دوران النجم النيوتروني حد كتلة النجم النيوتروني ظواهر النجوم النابضة معدل الدوران نبضة الأشعة السينية نبضة فائقة القصر دوران نجمي فجوة كتلة الثقب الأسود سرعة الدوران نبض ميكروثانية قوسية نبضات المغناطيسار في انفجارات أشعة غاما كيلومتر في الثانية ثقب أسود مجهري نانو ثانية فترة التذبذب اختلال المحاذاة النجمي الكوكبي زلزال مغناطيسي