كيف ينتج النجم المشع أشعة عالية الطاقة؟ الجزء الثاني من الورقة البحثية

كيف ينتج النجم المشع أشعة عالية الطاقة؟

الحقول المغناطيسية القوية للنجم المشع توليد مجالات كهربائية قوية تسريع من حركة الجسيمات المشحونة بالقرب من السطح لتقترب بسرعة لا تصدق من سرعة الضوء. والجسيمات سريعة الحركة تفاعل مع المجالات المغناطيسية لإنتاج أشعة قوية من أشعة كاما ذات الطاقة العالية والأشعة السينية

إن اكتشاف النجم النابض المحرك المحرك HESS J1640-465 يسمح للفلكيين لاختبار نماذج الفيزياء الأساسية التي تؤدي إلى أنتاج طاقات غير عادية تولدها مصادر نادرة لأشعة كاما"، وقال غوتهلف "، وربما بعض مصادر أشعة كاما المضيئة تؤوي النجوم نابضة  ولكننا لا نتمكن من الكشف عنها"

 وقال فيكتوريا كاسبي من جامعة ماكجيل، مونتريال، كندا، المؤلف المشارك في الدراسة. "مع NuSTAR، ونحن قد نكون قادرة على العثور النجوم النابضة الأكثر أختفاء في الكون.

 كما سمحت البيانات الجديدة علماء الفلك لقياس المعدل الذي يبطئ النجم النابض، أو يدور أسفل (حوالي 30 ميكروثانية سنويا)، وكذلك كيف يختلف هذا المعدل تدور على مر الزمن. إن الأجوبة تساعد الباحثين على فهم كيف يمكن لهذه مغناطيس الغزل - النوى من النجوم الميتة - يمكن أن يكون مصدر هذا الإشعاع الشديد في مجرتنا.  

الصورة الائتمان: NASA / JPL-معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا / SAO

قوى بقايا النجوم النشطة الجزء الأول من الورقة البحثية

قوى بقايا النجوم النشطة

عندما تنفجر النجوم الأكثر ضخامة في الكون كالسوبرنوفا ، وتناثر اشلائها بين نجوم مجرتنا درب التبانة. فلا يمكن لسطوع ضوئها الذي يملء صفحة السماء أن يتلاشى في الليل. لكن في وضح النهار ممكن لشدة سطوع الشمس، ولكن في بعض الأحيان يرافق هذا التوهج أنبعاث أشعة كاما العالية الطاقة بشدة.

 النقطة زرقاء في هذه الصورة تمثل نجم نابض حيوي

أذن ما هذه القوى التي تنتج اشعة كاما هل هي بقايا لنجوم نشطة ميته؟

نتناول ورقة بحثية لفريق بحثي من علماء ناسا تمت باستعمال أدوات مقراب صفيف طيفية النووية نيو ستار NustAR لناسا، والذي يسهم في حل اللغز. من خلال تعقب موقع معين للأنبعاث أشعة كاما العالية الطاقة, وقد تأكد وجود هذا المصدر للطاقة العالية من بيانات عيون مرصد شاندرا الفضائي الأشعة السينية: صور عملية الفتل (الغزل) لنجم نابض ميت.

 النجوم النابضة هي واحدة من عدة أنواع من بقايا النجوم التي تخلفها السوبر نوفا بعد انفجارها.

ومن الجدير بالذكر أن هذه ليست المرة الأولى التي يتم فيها اكتشاف النجوم النابضة, والتي ينتج عن أنفجارها أنبعاث كميات كبيرة وقوية من أشعة كاما العالية الطاقة ، ونظراً لبعد الكائن النجمي المرصود (مدار البحث ) فقد أشتركت المراصد الفضائية التالية في عملية الرصد والدراسة وتحليل البيانات وهي

1.                مرصد الفضائي نيوستار .

2.                مرصد شاندرا للأشعة السينية

3.                مرصد فيرمي لدرسة الأشعة السينية.

فظلاً عن مرصد هيس الأرضي الواقع في ناميبا- والذي يتم من خلاله دراسة مجسمة لمصادر نظم الطاقة العالية في الكون

 كل هذا الحشد لأجل فهم أفضل لتطور جثث النجوم الميتة, وهل هذه الجثث قادرة على اطلاق هذا الكم العائل والكبير من جسيمات كاما العالية الطاقة. وقال اريك غوتهلف من جامعة كولومبيا، نيويورك. ونحن نشهد" أن النجوم النابضة غالبا ما تكون وراء انبعاث أشعة كاما في مجرتنا.

 ووربما تكون هنالك مصادر أخرى،  مثل

·                    القذائف الخارجة من بقايا السوبرنوفا.

·                    الأشعة السينية  التي تطلقها النجوم الثنائية.

·                    مناطق تشكيل النجوم.

غوتهلف هو المؤلف الرئيسي لورقة جديدة واصفاً هذه النتائج في مجلة الفيزياء الفلكية. في السنوات الأخيرة، الباحث في معهد ماكس بلانك لعلم الفلك HESS  

·       وقد حددت تجربتة أكثر من 80 موقعاً تعد مصادر قوية بشكل لا يصدق للأنبعاث أشعة كاما، واطلق عيها مسمى مصادر عالية الطاقة لأشعة كاما، في مجرتنا درب التبانة.

 وقد ارتبطت معظم هذه النبعثات مع انفجارات سابقة لسوبرنوفا ، ولكن بالنسبة للكثيرين، لا يزال المصدر الرئيسي للأشعة كاما المرصودة غير معروف.

·       أوضحت في هذه الدراسة الجديدة أن مصدر لأشعة كاما، ويدعى HESS J1640-465، هي واحدة من أكثر الأماكن أضائه اكتشفت حتى الآن.

الصورة الائتمان: NASA / JPL-معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا / SAO

طبقات المياه الجوفية الجليدية على القمر تيتان تابع زحل

طبقات المياه الجوفية الجليدية على تيتان

 3    سبتمبر 2014

كشفت بعثة وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية كاسيني مئات البحيرات والبحار تنتشر عبر المنطقة القطبية الشمالية لقمر زحل تيتان. تمتلئ هذه البحيرات, ليس بالماء وانما بمواد الهيدروكربونية، وهي شكل من المركبات العضوية الموجودة بشكل طبيعي على الأرض. أما هذه البحيرات على سطح تيتان تشمل

·   غاز الميثان. ويعتقد أنه يشكل الغالبية العظمى من السائل في بحيرات تيتان ويعبأ من هطول الأمطار من السحب في الغلاف الجوي للقمر. ولكن كيف تنتقل السوائل ودورة من خلال القشرة والغلاف الجوي لتيتان لا يزال ذلك مجهولا نسبياً.

فحصت دراسة حديثة

·   بقيادة اوليفييه Mousis، باحث مشارك كاسيني في جامعة فرانش كونت، فرنسا. وتحمور البحث الجابة على السؤال التالي

كيف تتفاعل أمطار الميثان الساقطة على سطح تيتان مع المواد المتجمدة داخل الخزانات الجوفية؟.

 ووجد الباحثون أن

1.  تشكيل المواد التي أطلق عليها أسم clathrates تُغير التركيب الكيميائي لمياه الأمطار لهذه الهيدروكربونات "المياه الجوفية". هذه العملية تؤدي إلى تشكيل خزانات من البروبان والإيثان التي قد تصب في بعض الأنهار والبحيرات. "

ثم أظاف الباحث اوليفية قائلاً

2.  كنا نعرف أن جزءاً كبيراً من البحيرات على سطح تيتان ربما قد تكون مرتبطة مع الهيئات خفية من السائل تحت قشرة تيتان، لكننا لا نعرف كيف سيكون التفاعل" قال Mousis. "الآن، لدينا فكرة أفضل عن ما هية هذه البحيرات أو المحيطات المخفية يمكن أن يكون عليه الحال."

ولم تقتصر الدراسة على الأجابة هذا التساؤل المطروح على طاولة بحث

Mousis  وزملاؤه في جامعة كورنيل، إيثاكا، نيويورك، ومختبر الدفع النفاث التابع لناسا في باسادينا، كاليفورنيا، بل تعداه لمعرفة هيدركربونات الميثان الجوفية ( تحت السطح) وهي ربما تكون شبية بالمياه الجوفية الأرضية, ولكنها على هيئة هيدروكوبونات. وبنى الباحث وزملائه على هذه الفكرة لتوسيع مجريات بحثة لمعرفة كيفية حركة الهيدروكوربونات السائلة داخل قشرة سطح تيتان وعمليىة أنتشارها، من خلال المسامية، والقشرة الجليدية للقمر تيتان.

3.  ووجد الباحثون أنه في أسفل الخزان الأصلي، الذي يحتوي على الميثان من مياه الأمطار، يوجد خزان ثاني يتشكل ببطء.

4.    يتكون هذا الخزان الثانوي من clathrates

  و( Clathrates)هي المركبات في المياه التي تشكل هيكل الكريستال مع أقفاص صغيرة  من المواد الأخرى مثل الميثان والإيثان.

5.   كذلك تم العثور على Clathrates التي تحتوي على غاز الميثان على كوكب الأرض في بعض الرواسب القطبية والمحيطات. ولكي تتشكل Clathrates يجب أن تكون بدرجة حرارة وضغط مناسبين عندما تأتي الهيدروكربونات السائلة في اتصال مع جليد الماء، وهو العنصر الرئيسي في قشرة القمر. هذه الطبقات مشبكة يمكن أن تظل مستقرة عدة أميال تحت سطح تيتان.

واحدة من خصائص الغريبة ل clathrates هو أنها تحدث لها عمليات انقسام للجزيئات في مزيج من المراحل السائلة والصلبة، في عملية تسمى التجزيء.

 ان الخزانات الجوفية مشبكة تيتان التفاعل مع ويجزئ الميثان السائل من البحيرة الهيدروكربونية تحت الأرض الأصلية، وتغيير ببطء تكوينها. في نهاية المطاف سوف تحول طبقة المياه الجوفية الميثان الأصلية إلى الإيثان والبروبان أو طبقة المياه الجوفية.

ونشرت النتائج في العدد 1 سبتمبر 2014، وطبع في مجلة ايكاروس. وقد تم تمويل هذا البحث من قبل الفرنسيين المركز الوطني للدراسات الفضائية وكالة ناسا