نجم مغناطيسي

# وسم · @ مؤلف · ! عالم

النجم المغناطيسي نوع من النجوم النيوترونية يتميز بمجال مغناطيسي سطحي يتراوح بين 10⁹ و10¹¹ تسلا (أقوى مجال صناعي لا يتجاوز 10³ تسلا). يضم داخله تيارًا نيوترونيًا فائق الميوعة، وبروتونات فائقة التوصيل، وقشرة صلبة. ويستمد نشاطه من الطاقة المغناطيسية المخزونة: فتشققات القشرة (الزلازل النجمية) تطلق ما يصل إلى 10⁴⁰ جول خلال أجزاء من الثانية على شكل ومضات غاما. ويفسر الكبح المغناطيسي النبضات الدورية والإشعاع السيني.

التاريخ

في عام 1992، افترض روبرت دنكان وكريستوفر طومسون وجود النجوم المغناطيسية لتفسير مصادر الدفقات الغامية اللينة المتكررة (SGR). وقد رُصد أول جرم من هذا النوع، SGR 0526-66، عام 1979.

كيف يعمل

يولد النجم المغناطيسي عند انهيار قلب نجم هائل. يعمل الدوران السريع والحمل الحراري كمولد دينامو، فيضخم المجال المغناطيسي حتى 10¹¹ تسلا (للمقارنة: مجال الأرض نحو 5×10⁻⁵ تسلا). ويضمحل المجال مع الزمن، مطلقًا طاقة تسخن القشرة وتسبب ومضات غاما.

💡 لو وُجد نجم مغناطيسي على بعد القمر من الأرض، لمحا بيانات البطاقات الممغنطة. ولو اقترب إلى نصف تلك المسافة، لجذب الحديد بقوة تفوق قوة عضلات الإنسان بكثير.

النجم المغناطيسي نجم نيوتروني يتجاوز مجاله عتبة الديناميكا الكهربائية الكمومية Bₖ ≈ 4.4×10⁹ تسلا، حيث يصبح استقطاب الفراغ غير خطي. وقد يصل المجال الداخلي إلى 10¹² تسلا، وينشأ بآلية الدينامو بفعل الدوران التفاضلي والحمل الحراري خلال الثواني الأولى بعد الانهيار. ويشع السطح في النطاق السيني كجسم أسود بدرجة حرارة 0.1–1 كيلوإلكترون فولت، أما الومضات فهي ذات طبيعة سنكروترونية. وتسبب عمليات الهيدروديناميكا المغناطيسية في القشرة تشوهات وتمزقات (زلازل نجمية) تصحبها انبعاثات شديدة من أشعة غاما.

التاريخ

في 5 مارس 1979، سجلت الأقمار الصناعية دفقة من الجرم SGR 0526-66، الذي أصبح لاحقًا أول نجم مغناطيسي يُكشف. وقدم روبرت دنكان وكريستوفر طومسون مفهوم النجم المغناطيسي عام 1992 لتفسير الدفقات الغامية المتكررة ذات الطيف اللين. وفي عام 1998، أكد اكتشاف نبضات النجم السيني الشاذ 1E 2259+586 النموذج: فقد دل مجال بلغ نحو 6×10⁹ تسلا. ويُعرف اليوم أكثر من 30 نجمًا مغناطيسيًا، من بينها SGR 1806-20، الذي كان وميضه عام 2004 أشد أحداث غاما خارج المجموعة الشمسية.

كيف يعمل

يتولد المجال المغناطيسي القوي بفعل دينامو ألفا-أوميغا: الدوران التفاضلي (تأثير أوميغا) والليّ الحراري (تأثير ألفا) في النجم النيوتروني البدئي السريع الدوران (بالميلي ثانية). وعند التبريد، يتجمد المجال في السائل البروتوني فائق التوصيل. ويؤدي التبدد الأومي والانتشار ثنائي القطب إلى اضمحلال المجال وتسخين القشرة وتشوهها. كما تسبب عدم استقرارات الهيدروديناميكا المغناطيسية وإعادة الاتصال الخطي ومضات غاما. ويمتلئ الغلاف المغناطيسي بالبلازما، ويولد الدوران حقلاً كهربائيًا يعجل الجسيمات إلى طاقات نسبية وينتج إشعاعًا غير حراري. وتصف معادلات ماكسويل بنية المجال.

B_{\text{cr}} = \frac{m_e^2 c^3}{e \hbar}

Bcr هي شدة الحث المغناطيسي الحرجة التي تتساوى عندها طاقة الدوران السيكلوتروني مع طاقة سكون الإلكترون؛ mₑ كتلة الإلكترون، mₑ ≈ 9.10938356×10⁻³¹ كغم؛ c سرعة الضوء، c ≈ 2.99792458×10⁸ م/ثا؛ e الشحنة الأولية، e ≈ 1.602176634×10⁻¹⁹ كولوم؛ ℏ ثابت بلانك المخفض، ℏ ≈ 1.054571817×10⁻³⁴ جول·ثانية. بالنسبة للنجوم المغناطيسية B > Bcr، مما يؤدي إلى تولد أزواج من الفراغ.

u = \frac{B^2}{2\mu_0}

u كثافة الطاقة الحجمية للمجال المغناطيسي؛ B الحث المغناطيسي؛ μ₀ النفاذية المغناطيسية للفراغ، μ₀ = 4π×10⁻⁷ هنري/م (تمامًا في النظام الدولي). عند B = 10¹¹ تسلا، نحصل على u ~ 4×10²⁷ جول/م³، وهي قيمة تضاهي كثافة طاقة المادة النووية.

مسائل مفتوحة وحقائق طريفة

آلية توليد مجال مغناطيسي بهذه القوة: هل يتطلب ذلك فترة دوران قصوى للنجم الوليد (بالميلي ثانية) أم ظروف انهيار خاصة؟; صلة النجوم المغناطيسية بالدفقات الراديوية السريعة: هل هي المصدر الوحيد أم أحد الخيارات؟; وجود مجال داخلي فائق القوة وتأثيره على معادلة حالة المادة النووية.; تطور المجال: لماذا تنشط بعض النجوم المغناطيسية آلاف السنين بينما تخبو أخرى سريعًا؟

💡 في مجال النجم المغناطيسي، يمكن لفوتون واحد أن يتحول إلى زوج إلكترون-بوزيترون بفضل تأثير كمومي-كهربائي يستحيل استنساخه في المختبر.

ليزر الغرافيتون: كيف نترجم الجاذبية إلى لغة الضوء

العقبة الرئيسية أمام ليزر الغرافيتون هي أن الأمواج الثقالية لا يمكن عكسها: فهي تخترق أي مادة. ويكمن الحل في تأثير غيرتسنشتاين. فتحت تأثير حقل مغناطيسي قوي، تتحول جسيمات الجاذبية مؤقتاً إلى فوتونات، والتي يمكن عكسها بسهولة بواسطة المرايا العادية. ويعيد التحويل العكسي الغرافيتون إلى الرنان، مما يوفر ت

arXiv:2605.14050v1 · 2026-05-13

نجم مغناطيسي

التاريخ

كيف يعمل

التاريخ

كيف يعمل

التاريخ

كيف يعمل

مسائل مفتوحة وحقائق طريفة

مقالات ذات صلة

ليزر الغرافيتون: كيف نترجم الجاذبية إلى لغة الضوء