Published in: الفضاء

النجم النيوتروني

Author د. جاسم الفواز

Published on: 26 مايو، 2023

د. جاسم الفواز

تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

يتشكل النجم النيوتروني (Neutron Star) بشكلٍ عام عندما ينفذُ الهيدروجين في قلب نجمٍ من نجوم التسلسل الرئيسي بشرط أن تكون كتلته ما بين ثمانية إلى 20 ضعف من كتلة الشمس (تنتج النجوم الأثقل من ذلك ثقوباً سوداء).

مراحل تشكل النجم النيوتروني

في مرحلة ما من حياة النجم النيوتروني يبدأ هذا النجم بدمج الهيليوم إلى كربون، ومع استمرار الضغط والحرارة يتمُّ تحويل الكربون إلى نيون، ولا تتوقف التفاعلات الاندماجية داخله عند هذه المرحلة، بل تستمر لدرجة أنه يقوم بتحويل النيون أيضاً إلى أكسجين ثم تحويل الأكسجين إلى سيليكون، وأخيراً السيليكون إلى حديد. ^[1]

ستكون الخطوة التالية هي دمج الحديد إلى عنصرٍ أثقل، لكن القيام بذلك يتطلبُ قوةً هائلةً لا يمتلكها النجم، لذلك ينهار اللبُّ فتنتج موجة صدمة تنتقل عبر الطبقات الخارجية للنجم، والنتيجة هي انفجارٌ ضخمٌ يُسمى المُستعر الأعظم (سوبر نوفا). اللبُّ المتبقي من هذا الانفجار هو النجم النيوتروني فائق الكثافة، أما إذا كان اللبُّ المُنهار أكبر من ثلاث كتلٍ شمسية، فلا يمكن تشكيل نجمٍ نيوتروني، بل من الممكن أن يتحول اللبُّ إلى ثقبٍ أسود. ^[2]

مما استمدت النجوم النيوترونية اسمها؟

استمدت النجوم النيوترونية اسمها من المكون الرئيسي لها وهو النيوترون النووي، حيث يتسبب الضغط والحرارة العاليان لها باتحاد البروتونات وجسيمات بيتا (وهي الكترونات نووية) لتشكل نيوترونات، فنستطيع أن نتخيل أن النجم النيوتروني هو بحرٌ من النيوترونات والبعض يُسمي هذا التركيب بغاز بوز آينشتاين. ^[3]

ما هي خصائص النجم النيوتروني؟

تُعتبر النجوم النيوترونية صغيرةً جداً في الحجم، حيث يبلغ قطرها حوالي 20 كم (12 ميلاً)، أي إن النجم النيوتروني قطره يساوي قطر مدينةٍ كبيرة كمدينة دمشق. وتتراوح كتلتها بين (1.18) و (1.97) مرة من كتلة الشمس رغم صغر حجمه، وذلك بسبب كثافته الهائلة حيث إن متوسط كثافته حوالي 1014 ضعف كثافة الماء، أي بتشبيهٍ أقرب فإن وزن مكعب صغير بحجم مكعب السكر من مادة النجم النيوتروني تزن حوالي مئة مليون طن على سطح الأرض. ^{[4] [5]}

ومن الخصائص المهمة الأخرى للنجوم النيوترونية وجود حقولٍ مغناطيسيةٍ قوية جداً، حيث إن شدة الحقل المغناطيسي لهذا النجم ترليونات المرات من شدة الحقل المغناطيسي الأرضي. كما تمتاز النجوم النيوترونية بكونها خافتةً للغاية لأن معظم الأشعة الصادرة عنها غير مرئية، بحيث لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة أو التلسكوبات العادية، حتى أن تلسكوب هابل الفضائي تمكن من التقاط القليل من الضوء المرئي، ومن المحتمل أن العديد من النجوم النيوترونية موجودةٌ بالكون المنظور لكن لا يمكن اكتشافها لأنها ببساطة لا تصدر إشعاعاتٍ كافية يمكن التقاطها. ^{[6] [7]}

أنواع النجم النيوتروني

1- النجوم النابضة Pulsars

وهي حالةٌ خاصة أو نوعٌ خاص من النجم النيوتروني، فقليل من النجوم النيوترونية الموجودة هي نجومٌ نابضة، ومن المعروف وجود حوالي 2000 نجم نابض فقط، على الرغم من وجود مئات الملايين من النجوم النيوترونية القديمة في المجرة، فالنجوم النابضة تتميز بكونها تدور بسرعاتٍ هائلةٍ جداً مقارنةً بالنجوم النيوترونية العادية التي تبلغ 1100 كيلو متر في الثانية الواحدة.

هذه السرعة الهائلة بالدوران يرافقها إصدار إشعاعات تبدو من مراصدنا الأرضية وكأنها ومّاضة ( مثل ومضات ضوء المنارة)، فتعطي أشعةً بمختلف الأنواع، مثل: الأشعة المرئية، والأشعة السينية، وأشعة غاما، تصدر نبضات الإشعاع مرةً واحدة في كل دورة، حيث تنتج النبضات عن ظواهر ناتجة عن دورانها ومجالاتها المغناطيسية القوية. ^[8]

في حالة النجوم النابضة الراديوية من الممكن أن تتحلل النيوترونات الموجودة على سطح النجم إلى بروتونات وجسيمات بيتا (الكترونات)، كما تتباطأ هذه النجوم تدريجياً مع الزمن وذلك بعد دورانها لعدة ملايين من السنين، فيتمُّ استنزاف طاقتها شيئاً فشيئاً، وتصبح نجوماً نيوترونيةً عادية. ^{[9] [10]}

2- النجم المغناطيسي Magnetars؟

نوعٌ آخر من النجوم النيوترونية يُسمى النجم المغناطيسي. ففي أي نجمٍ نيوتروني نموذجي يكون الحقل المغناطيسي تريليونات المرات من الحقل المغناطيسي للأرض، بينما في النجم المغناطيسي يكون الحقل المغناطيسي أقوى 1000 من الحقل المغناطيسي للنجم النيوتروني العادي. وتؤدي الحركات في قشرة هذا النجم إلى إطلاق النجم النيوتروني كميةً هائلةً من الطاقة على شكل إشعاعٍ كهرومغناطيسي. حيث يمكن أن يُطلق في عُشر جزء من الثانية طاقةً أكثر مما الطاقة التي أطلقتها الشمس في آخر 100000 عام. ^{[11] [12]}