تكنولوجيا وعلوم
محاكاة فائقة تكشف ولادة نجم مغناطيسي خلال أجزاء من الثانية
كشفت عمليات محاكاة حاسوبية متقدمة أن تصادم النجوم النيوترونية قد يولد حقولاً مغناطيسية هائلة تُنتج نجوماً مغناطيسياً في غضون ثلاث مللي ثانية فقط.
تُظهر عمليات المحاكاة الحاسوبية الحديثة أن اندماج النجوم النيوترونية لا ينتج بالضرورة ثقوباً سوداء، بل يمكن أن يُخلّف نجوماً نيوترونياً ضخماً يمتلك حقلاً مغناطيسياً استثنائي القوة. وتكشف نتائج جديدة مستمدة من حواسيب فائقة القدرة أن هذه التصادمات قادرة على توليد حقول مغناطيسية بقوة "النجوم المغناطيسية" (Magnetars) في زمن لا يتجاوز أجزاء من الألف من الثانية، مما يقدم تفسيراً محتملاً لكيفية تشكّل بعض أكثر الأجسام الكونية مغناطيسية.
آلية تضخيم الحقول المغناطيسية عبر الاضطراب
تعتمد النجوم المغناطيسية، وهي فئة نادرة من النجوم النيوترونية، على حقول مغناطيسية تفوق نظيرتها في النجوم العادية بنحو ألف مرة. وترتبط هذه الأجسام بانفجارات إشعاعية كثيفة تشمل مكررات أشعة غاما اللينة، وقد تكون مصدراً لبعض الانفجارات الراديوية السريعة. ولدراسة هذا التطور، استخدم باحثون الحاسوب الفائق الياباني "FUGAKU" لمحاكاة اصطدام نجمين نيوترونين، كتلة كل منهما 1.35 ضعف كتلة الشمس. وسّمت الدقة المكانية للمحاكاة عند 6.25 أمتار (20.5 قدم) الفريق البحثي من تتبع الاضطرابات الصغيرة وتأثيرها على الحقول المغناطيسية طوال فترة الاندماج.
بدأت النجوم المحاكاة بحقول مغناطيسية تقارب 3.16 تريليون غاوس، وهو ما يتوافق مع الحد الأعلى المرصود في النجوم النبضية الثنائية. وخلال الاصطدام، ارتفعت شدة الحقول لتصل إلى نحو 10 كوادريليون غاوس في أجزاء من البقايا، مع تسجيل مناطق موضعية لقيم أعلى من ذلك. وأوضح الباحثون أن عدم استقرار "كيلفن-هلمهولتز"، الذي ينشأ عند تلامس النجمين النيوترونيين، يضخم المجال المغناطيسي ليبلغ طاقة كهرومغناطيسية مشبعة مقدرة بحوالي 10^50 إرغ خلال 3 مللي ثانية بعد الاندماج.
من التريليونات إلى الكوادريليونات: ولادة نجم مغناطيسي
يتطور عدم استقرار كيلفن-هلمهولتز عندما تتحرك طبقات سائلة مجاورة بسرعات مختلفة. وفي حالة اندماج النجوم النيوترونية، تولد الفروق الهائلة في حركة السوائل اضطرابات تقوم بتمديد وتقوية الحقول المغناطيسية. تبدأ عملية التضخيم الأقوى على مقاييس صغيرة جداً، ثم يؤثر المجال المغناطيسي المضطرب لاحقاً على مناطق متزايدة الاتساع من النجم المندمج، مما يسمح للتضخيم المغناطيسي بالوصول إلى المقاييس النجمية. وأشار الفريق إلى أن هذا عدم الاستقرار يحفز تضخيم المجال المغناطيسي على مستوى النجم بمعامل لا يقل عن 316.
في غضون حوالي خمسة مللي ثوانٍ، ارتفع المجال المغناطيسي على المستوى النجمي في المحاكاة من 3.16 تريليون غاوس إلى نحو كوادريليون غاوس، محققاً بذلك قوة النجوم المغناطيسية. ووصف الباحثون هذه اللحظة بقولهم: "أي أن نجماً مغناطيسياً قد ولد". ومع ذلك، يحذر الخبراء من أن عدم اليقين حول كيفية عمل الاضطرابات والتبديد المغناطيسي على المقاييس الدقيقة للغاية قد يؤثر على تقديرات التضخيم.
استدامة النجوم المغناطيسية الوليدة وتحدياتها
في إسقاط واحد للظروف الأكثر واقعية، قد يكون المجال المغناطيسي على المستوى النجمي مبالغاً فيه بمعامل 10. وحتى في ظل هذا الافتراض، سيظل المجال الناتج يصل إلى حوالي 100 تريليون غاوس. كما بقي الهيكل المغناطيسي مركزاً بالقرب من المستوي الاستوائي للبقايا بدلاً من تشكيل القطبي المنظم المرتبط بإطلاق نفاثات نسبية. وقد تتطلب تطوير هذا التكوين عمليات مغناطيسية إضافية، لا سيما عدم الاستقرار المغزلي-المغناطيسي (magnetorotational instability).
تقترح النتائج أن تشكّل النجوم المغناطيسية قد يكون أمراً حتمياً في اندماجات النجوم النيوترونية الثنائية، على الأقل بشكل مؤقت عقب الاندماجات، إلا إذا انهارت البقية بسرعة إلى ثقب أسود. وتغطي المحاكيات الحالية اللحظات الأولى فقط بعد التصادم. وستكون هناك حاجة لحسابات أطول لتحديد كيفية تطور هذه الحقول المغناطيسية، وما إذا كانت تساعد في تغذية الانفجارات الطاقية، وكم ستستطيع النجمة النيوترونية الناتجة الصمود قبل انهيارها المحتمل في ثقب أسود.
نُشرت الدراسة بعنوان "A magnetar formation in binary neutron star merger" للكاتب كينتا كيوتشي وأليكسيس ريبول سالزي ويويتشي سيكيغوتشي وماسارو شيباتا، في 9 يونيو 2026، عبر منصة arXiv، برقم DOI: 2606.11299.
