There and back again: Mysterious optical pulse profile behavior of the transitional millisecond pulsar PSR J1023+0038
باستخدام تلسكوب BTA بقطر 6 أمتار، رصد الباحثون النبض الميلي ثانية الانتقالي PSR J1023+0038 وهو يخضع لنوبة نادرة مدتها 220 ثانية، حيث تحول ملف نبضاته الضوئية ذو القمتين المستقر عادةً بشكل مفاجئ إلى شكل جيبي أحادي القمة مع زيادة كبيرة في الكسر النبضي، مما يتحدى النماذج الحالية لتفاعلات رياح النباض.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
تخيل منارة كونية، نجم نيوتروني يُدعى PSR J1023+0038، يدور بسرعة هائلة — حوالي 600 دورة في كل ثانية. هذا النجم يمر بمرحلة "انتقالية"، مما يعني أنه عالق في شد وجذب بين نمطين مختلفين من الحياة: نمط يتغذى فيه على المادة من نجم مرافق (مثل وحش جائع)، ونمط يدور فيه بحرية، مستمدًا طاقته من دورانه الخاص (مثل لعبة البلبل أو "الدوامة").
عادةً، عندما تومض هذه المنارة بالضوء المرئي، فإنها تتصرف بشكل يمكن التنبؤ به. تخيل منحنى ضوئها كأنه نبض قلب بـ نتوئين متميزين لكل دورة. إنه يشبه جملًا بحدبتين: حدبة كبيرة، ثم انخفاض، ثم حدبة أصغر، ثم انخفاض آخر. هذا النمط ظل ثابتًا لسنوات، مع وميض ضوئي طفيف جدًا (أقل من 1% من إجمالي سطوعه).
الحدث الغامض
ومع ذلك، في ليلتين من شهر نوفمبر 2017، رأى علماء الفلك الذين كانوا يراقبون هذا النجم باستخدام تلسكوب ضخم بقدرة 6 أمتار في روسيا شيئًا غريبًا يحدث.
في طرفة عين (بالمعنى الحرفي، بضع ثوانٍ فقط)، انهار "النبض ذو الحدبتين" فجأة ليتحول إلى موجة واحدة سلسة. تخيل أن الجمل ذو الحدبتين تحول فجأة إلى تلة واحدة متموجة.
إليك التفاصيل الرئيسية لهذا التحول:
- تغير الشكل: تحول الضوء من قمتين إلى قمة واحدة جيبية سلسة.
- طفرة السطوع: لم يتغير الشكل فحسب، بل أصبح "الوميض" أقوى بكثير. فقد قفز تباين الضوء من نسبة ضئيلة بلغت 1% إلى 5% هائلة. كان الأمر كما لو أن المنارة بدأت فجأة تصرخ بدلًا من أن تهمس.
- المدة: استمر هذا السلوك الجامح الجديد لمدة تقارب 220 ثانية (حوالي 3.5 دقيقة).
- التوهج: خلال هذا الوقت، كان النجم يمر أيضًا بـ "نوبة غضب"، حيث كان يطلق ومضات من الضوء الساطع والمفاجئ (توهجات).
- العودة: بعد حوالي 220 ثانية، تمددت القمة الواحدة ببطء عائدة لشكلها الأصلي، وعاد النجم إلى شكل "الحدبتين" المعتاد. ثم استقر وميض السطوع ببطء ليعود إلى مستواه الهادئ المعتاد.
لماذا هذا محير؟
لدى العلماء فكرة جيدة عن كيفية عمل "الحدبتين" المعتاد. يعتقدون أن النجم يطلق رياحًا من الجسيمات. تصطدم هذه الرياح بقرص من الغاز يدور حول النجم، مما يخلق موجة صدمية (مثل الانفجار الصوتي). ولأن الرياح تصطدم بالقرص من جانبين متقابلين بينما يدور النجم، فإن ذلك ينتج ومضتين من الضوء في كل دورة. وهذا ما يخلق النبض المزدوج.
لكن حدث القمة الواحدة يكسر هذه القواعد.
- إذا كانت الرياح تصطدم بالقرص من جانبين، فيجب أن ترى دائماً ومضتين.
- لكي تندمج الومضتان في واحدة، يجب أن يكون قد تغير شيء ما في منطقة التصادم هذه. رب God (ربما) أصبح قرص الغاز أكثر سمكًا أو كثافة في بقعة معينة، أو أن المجال المغناطيسي للنجم انزاح قليلاً، مما تسبب في دمج موجتي الصدمة معًا.
تشير الورقة البحثية إلى بعض الاحتمالات، مثل تراكم مؤقت للغاز في القرص الداخلي أو تغير في كيفية تفاعل المجال المغناطيسي للنجم مع الغاز. ومع ذلك، يعترف المؤلفون بأنهم لا يملكون الإجابة الكاملة بعد. الأمر يشبه رؤية سيارة تنطلق فجأة على عجلتين بدلًا من أربع؛ يمكنك التخمين بأن الميكانيكا قد تكون مختلة، لكن دون رؤية ما تحت غطاء المحرك (الملاحظات المتزامنة بالأشعة السينية)، لا يمكنك التأكد مما تعطل بالضبط.
الخلاصة
هذه الورقة هي تقرير عن خلل نادر استمر لمدة 3 دقائق في منارة كونية. لقد غير النجم إيقاعه لفترة وجيزة من "النبض المزدوج" إلى "النبض الفردي" وأصبح أكثر سطوعًا أثناء القيام بذلك. يثبت هذا أنه حتى في الكون الذي يبدو مستقرًا، يمكن للأشياء أن تتغير في طرفة عين، ولا نزال لدينا الكثير لنتعلمه حول كيفية تفاعل هذه النجوم الدوارة مع محيطها.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.