قد يكشف الانجراف الجزيئي المرصود حديثًا عن كيفية ضعف المجالات المغناطيسية قبل ولادة النجم.

النجم لا يبدأ بالضوء. يبدأ الأمر في الظلام، داخل سحابة متجمدة حيث تتنافس الجاذبية والمجالات المغناطيسية والكيمياء لتحديد ما إذا كانت المادة ستبقى معلقة أم ستنهار.

لاحظ علماء الفلك الآن جزءًا رئيسيًا من هذا الصراع داخل L1544، وهو نواة نجمية كثيفة في سحابة برج الثور الجزيئية. وباستخدام عمليات الرصد الراديوي، اكتشف الباحثون دليلًا على الانتشار القطبي، وهي عملية قد تساعد الجاذبية في التغلب على المقاومة المغناطيسية والبدء في تكوين نجم جديد.

ونشرت الدراسة، التي أجراها علماء في جامعة كيوشو ومعهد ماكس بلانك لفيزياء خارج الأرض، في مجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية. ووفقا للباحثين، فإن هذا هو أول اكتشاف للانتشار القطبي داخل نواة النجم.

قبل أن يولد النجم

تعد نوى ما قبل النجوم من بين المراحل الأولى التي يمكن تحديدها لتكوين النجوم. وهي عبارة عن جيوب مدمجة من الغاز والغبار أصبحت أكثر كثافة من محيطها ولكنها لم تشكل نجمًا أوليًا بعد.

هذه الأجسام شديدة البرودة، وغالبًا ما تكون درجات الحرارة أعلى ببضع درجات فقط الصفر المطلق. في ظل هذه الظروف، تسحب الجاذبية المواد إلى الداخل، بينما يمكن للمجالات المغناطيسية وحركات الغاز الداخلية أن تبطئ أو تقاوم الانهيار.

هذا التوازن مهم. إذا ظل الدعم المغناطيسي قويًا بدرجة كافية، فقد يستمر النواة دون تشكيل نجم. إذا ضعف المجال، يمكن للجاذبية السيطرة على المادة وضغطها حتى يظهر نجم أولي.

تقول دوريس أرزومانيان Doris Arzoumanian، المؤلفة الأولى للدراسة، والأستاذة المشاركة في معهد الدراسات المتقدمة بجامعة كيوشو: “إن نوى النجوم هي أجسام نجمية رائعة. فهي كثيفة وباردة، ومصدر للكثير من الكيمياء المعقدة. وتسمح البيئة الباردة للجزيئات بالتجمع في جزيئات أكثر تعقيدًا مثل سلائف الجزيئات العضوية قبل الحيوية”. “أحد الأسئلة التي ندرسها هو دور المجالات المغناطيسية في تكوين النجوم. تتخلل المجالات المغناطيسية القوية نوى النجوم. إذا كان هذا المجال قويًا جدًا، فيمكن أن يؤخر انهيار الجاذبية وبالتالي تكوين النجوم. أردنا التحقيق في كيفية تقليل النوى النجمية من قوة مجالها المغناطيسي.”

الفصل الطبيعي بين المادة المشحونة والمحايدة

درس الفريق L1544 مع معهد علم الفلك الراديوي باستخدام تلسكوب يبلغ طوله 30 مترًا (98 قدمًا). يقع L1544 في سحابة برج الثور الجزيئية، وهي واحدة من أقرب مناطق تشكل النجوم الرئيسية إلى الأرض وهدفًا متكررًا لدراسات التطور النجمي المبكر.

المواد الموجودة داخل السحابة الجزيئية ليست موحدة كهربائيا. بعض الجسيمات مشحونة، والبعض الآخر متعادل. تستجيب الجسيمات المشحونة، أو الأيونات، بقوة للمجالات المغناطيسية. لا تتفاعل الجسيمات المحايدة مع تلك المجالات بشكل مباشر، على الرغم من أن الاصطدامات بالأيونات يمكن أن تؤثر على حركتها.

في قلب كثيف بما فيه الكفاية، يمكن أن يبدأ هذا الاتصال في الضعف. قد تنزلق الجسيمات المحايدة بعد ذلك عبر الأيونات وتتحرك نحو الداخل تحت تأثير الجاذبية بينما تظل الأيونات مرتبطة بشكل أوثق بالمجال المغناطيسي. وتسمى هذه الحركة النسبية الانجراف الأيوني المحايد، وهي التوقيع الرصدي المتوقع من الانتشار ثنائي القطب.

اكتشاف هذا الانجراف أمر صعب. العديد من الجزيئات المستخدمة عادة لتتبع حركة الغاز تتجمد على حبيبات الغبار في مثل هذه البيئات الباردة، مما يجعل مراقبتها أكثر صعوبة.

ولذلك قام الباحثون بمقارنة جزيئين يمكن أن يظلا مفيدين في المناطق الكثيفة من النوى النجمية.

تشرح المؤلفة الثانية سيلفيا سبيتسانو Silvia Spezzano، قائدة المجموعة في معهد ماكس بلانك لفيزياء خارج الأرض: “لقد اخترنا الديازينيليوم-d1 (N2D+)، وهو أيون، والأمونيا شبه الأحادية (para-NH2D)، وهو جزيء محايد، كمتتبعات لدينا لأنها تقع بشكل عام في مناطق مماثلة عالية الكثافة داخل قلوب النجوم”. “لذلك قمنا بجمع البيانات الطيفية للنواة وقمنا بنمذجة سرعة الجزيئين.”

فرق بسيط مع آثار كبيرة

لم يكن المتتبعان يتحركان بنفس السرعة تمامًا. قام الباحثون بقياس فرق السرعة بحوالي 0.05 كم/ث (0.03 ميل/ث).

هذه الفجوة صغيرة وفقًا للمعايير اليومية، ولكن في سحابة باردة تتطور ببطء، يمكن أن تكشف عن تغيير أساسي في كيفية تفاعل المادة مع المجال المغناطيسي.

عندما يصبح L1544 أكثر كثافة، يواجه الإشعاع صعوبة أكبر في اختراق باطنه. ومع وصول كمية أقل من الإشعاعات المؤينة إلى النواة، تقل نسبة الجسيمات المشحونة. تصبح الاصطدامات أقل فعالية في إجبار المواد المحايدة على اتباع المجال المغناطيسي، مما يسمح لتلك المواد بالانجراف نحو الداخل بحرية أكبر.

ثم يتسارع الغاز المحايد نحو المركز تحت تأثير الجاذبية، بينما تستمر الأيونات في التحرك ببطء أكبر مع المجال. والفرق الناتج في السرعة هو ما فسره الفريق على أنه دليل على الانتشار ثنائي القطب.

يتابع أرزومانيان: “تُعرف هذه العملية بالانتشار القطبي. وحتى الآن، كانت مراقبة هذه الظاهرة في نواة ما قبل النجم تحديًا كبيرًا”. “مع استمرار الانتشار القطبي، تتناقص قوة المجال المغناطيسي. وفي نهاية المطاف، تصبح الجاذبية القوة الدافعة الأساسية في النواة، مما يؤدي إلى انهيار الجاذبية إلى نجم أولي.”

لماذا النتيجة مهمة؟

لقد ظهر الانتشار القطبي منذ فترة طويلة في النماذج النظرية لتكوين النجوم، ولكن تحديده بشكل مباشر في قلب نجمي حقيقي كان أمرًا صعبًا. يمنح الانجراف المقاس في L1544 علماء الفلك طريقة لاختبار ما إذا كانت تلك النماذج تصف بدقة الانتقال من سحابة مستقرة إلى جنين نجمي منهار.

وتساعد النتيجة أيضًا في ربط الأحداث التي تحدث على مستويات مختلفة جدًا. قد يؤثر اختلاف السرعة الذي لا يتجاوز بضعة أجزاء من مئات الكيلومترات في الثانية على ما إذا كانت السحابة ستنهار، ومدى سرعة تشكل النجم الأولي، وكيفية توزيع المواد حول النجم الشاب.

ويخطط الباحثون لمراقبة المزيد من النوى النجمية لتحديد ما إذا كان النمط نفسه يظهر في مكان آخر. يمكن للقياسات ذات الدقة العالية أيضًا أن تكشف أين يكون الانجراف الأيوني المحايد أقوى وكيف يتغير عبر النواة المنهارة.

ويختتم أرزومانيان قائلاً: “كانت هذه النتائج ممكنة بفضل التعاون متعدد التخصصات بين المراقبين الخبراء والمنظرين في مجالات ديناميكيات الغاز، والكيمياء الفلكية، وفيزياء الغبار”. “إن فهم تكوين النجوم يعالج سؤالًا أساسيًا حول أصل الحياة في الأنظمة الكوكبية ويساعدنا على فهم الكون ككل بشكل أفضل.”

المرجع: “اختبار سرعة الانجراف الأيوني المحايد نحو نواة النجم L1544 – الكشف عن الانتشار القطبي باستخدام N2D+ وPara-NH2D” سيجورد جنسن، وإيلينا ريديلي، وأليكسي إيفليف، 10 يوليو 2026، علم الفلك والفيزياء الفلكية.
دوى: 10.1051/0004-6361/202658871

التمويل: المعاهد الوطنية للعلوم الطبيعية، خدمة التبادل الأكاديمي الألمانية، برنامج التبادل الشخصي الدولي NINS-DAAD

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.

إقرأ المزيد