بزرگ ترین میدان های مغناطیسی در کیهان

* همانندسازی های عددی توسط دانشمندان AEI برای نخستین بار نشان می دهد که رخ دادنِ یک ناپایداری در دل ستارگان نوترونی می تواند به پیدایش میدان های مغناطیسی غول پیکر، و چه بسا به سهمگین ترین
و چشمگیرترین انفجارهایی که در کیهان دیده شده بیانجامد.

یک ستاره ی نوترونی فراچُگال (هیپرسنگین) هنگامی پدید می آید که دو ستاره ی نوترونی در یک سامانه ی دوتایی، سرانجام با هم یکی شوند. زندگی کوتاه این جرم، با یک فروپاشی فاجعه بار و تبدیل شدن به یک سیاهچاله پایان می پذیرد. این رویداد می تواند یک فوران کوتاه پرتو گاما در پی داشته باشد - یکی از درخشان ترین انفجارهایی که در کیهان دیده می‌شود.

یک ناپایداری در دل یک ستاره‌ی نوترونی فراچگال
می‌تواند پیش از آن که ستاره رمبیده و تبدیل به یک
سیاهچاله شود، میدان‌های مغناطیسی فرانیرومند پدید
چنان چه رصدهای تلسکوپ هایی مانند XMM-نیوتن، فرمی، و یا سویفت نشان می دهد، فوران های کوتاه پرتو گاما در عرض یک ثانیه، انرژی‌ای هم ارز یک سال انرژی کل کهکشان ما را آزاد می کنند. دیرزمانیست که پنداشته می شود یک عنصر کلیدی در توضیح چنین گسیلش هایی، نیروهای بسیار شدید میدان مغناطیسی هستند؛ میدان هایی چه بسا نیرومندتر از هر آن چه تاکنون در یک سامانه ی اخترفیزیکیِ شناخته شده دیده ایم.

اکنون دانشمندان در بنیاد ماکس پلانک برای فیزیک گرانشی (بنیاد آلبرت انیشتین/AEI) توانسته اند همانندسازی یک سازوکار را انجام دهند که می تواند چنین میدان های مغناطیسی نیرومندی را پیش از آن که به یک سیاهچاله بیانجامند پدید آورد.

چگونه می توان یک چنین میدان های مغناطیسی فرا-نیرومندی (نیرومندتر از ۱۰ تا ۱۰۰ میلیون میلیارد برابر میدان مغناطیسی زمین) را از میدان های مغناطیسیِ ستارگان نوترونی که در آغاز میدان هایی بسیار کم نیروتر هستند پدید آورد؟

این را می شود با کمک پدیده ای توضیح داد که می تواند در یک پلاسما که با سرعت های گوناگون و در حضور یک میدان مغناطیسی می چرخد روی دهد: لایه هایی از پلاسما که کنار هم هستند، و با سرعت هایی متفاوت می چرخند، "به یکدیگر مالیده می شوند"، که سرانجام پلاسما را درگیر جنبش هایی آشفته می کند. در این فرآیند که به نام "ناپایداری مغناطوچرخشی" (magnetorotational instability) خوانده می شود، میدان های مغناطیسی می توانند به شدت نیرو گرفته و تقویت شوند. 

این سازوکار به عنوان فرآیندی که در بسیاری از سامانه های اخترفیزیکی مانند قرص های برافزایشی و ابرنواخترهای رمبش-هسته ای نقشی مهم بازی می کند شناخته شده. دیرزمانیست که گمان می رود ناپایداری های مغناطوچرخشی در دل ستارگان نوترونی فراپرجرم می تواند به تقویت موردنیاز میدان های مغناطیسی بینجامد. اکنون تنها به کمک این همانندسازی عددی است که امکان پذیر بودن این فرآیند عملا نشان داده می شود.

دانشمندان "گروه مدل سازی امواج گرانشی" در AEI همانندسازیِ یک ستاره ی نوترونی فراپرجرم با یک میدان مغناطیسی که در آغاز بانظم بود (میدان قطبی‌وار) را انجام دادند که ساختار میدانش در پی چرخش ستاره، بسیار پیچیده تر شد. از آن جایی که ستاره دینامیک ناپایداری دارد، سرانجام می رمبد و به سیاهچاله ای تبدیل می شود که توسط ابری از مواد در بر گرفته شده، و در پایان، آن مواد هم توسط سیاهچاله بلعیده می شود.

این همانندسازی ها به گونه ای آشکار و بی ابهام، وجود یک سازوگار تقویت کننده که به شیوه ی نمایی یا هندسی (exponential) سریع می شد را در دل ستاره نشان می دهد: ناپایداری مغناطوچرخشی. این سازوکار تاکنون زیر شرایط خشن ناشی از گرانش فرا-نیرومند، مانند آن چه در دل ستارگان نوترونی فراپرجرم هست، به کلی کاوش نشده باقی مانده. دلیلش اینست که شرایط فیزیکی درون چنین ستارگانی به شدت خشن و چالش برانگیز است.

این یافته دستکم به دو دلیل جالب است: یکم این که، برای نخستین بار به گونه ای بی پرده و آشکار، شکل گیری ناپایداری مغناطوچرخشی در چارچوب نظریه ی نسبیت عام انیشتین، که تا امروز هیچ معیار تحلیلی برای پیش بینی این ناپایداری در آن وجود نداشته را نشان می دهد. دوم هم این که این یافته می تواند با پشتیبانی از این نظریه که میدان های مغناطیسی فرا-نیرومند می توانند عنصر کلیدی در توضیح مقدار بسیار عظیمِ انرژی‌ آزاد شده در فوران های کوتاه پرتو گاما باشند، اثر اخترفیزیکی ژرفی داشته باشد.

واژه نامه:
Numerical simulation - AEI - neutron star - magnetic field - ultra-dense - hypermassive - binary system - black hole - short gamma-ray burst - XMM Newton - Fermi - Swift - Galaxy - Max Planck Institute for Gravitational Physics - Albert Einstein Institute - AEI - Earth - plasma - magnetorotational instability - accretion disk - core-collapse - supernova - Gravitational Wave Modelling Group - poloidal

3 دیدگاه شما:

سیامک

سلام دوست خوبم خسته نباشید.
بله آیسان رو هم خوندم.متاسفانه گویا اونجوری که فکر می کردیم نخواهد شد.ولی گرامی مهم اینه که چه آیسان به چشم ما دیده بشه چه دیده نشه وجود داره.وجود داره و در تاریکی فضا می شکافه و جلو می ره.شمام به این وجود داشتنش فکر کنید.حالا شاید اونجوری که دوست داریم به چشم ما نیاد ولی هست و می درخشه و پیش می ره.
البته امید که پیش گویی ها درست نباشه و پر نور و زیباتر خودش رو به اهالی زمین نشون بده.

یک ستاره در هفت آسمان

درود سیامک عزیز
من هم سعی می کنم امیدوار باشم و به اومدنش فکر کنم؛ هر چند که دیگه به اون بزرگی که انتظار داشتیم نباشه.

سیامک

اگه به اون بزرگی که میگن باشه واقعا دیدن داره

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه