عظیم ترین میدان مغناطیسی جهان توسط ستاره شناسان کشف شد

این روزها اخبار داغ زیادی از علم نجوم به گوش می‌رسد که یکی از آن‌ها کشف عظیم‌ترین میدان مغناطیسی اطراف یک ستاره نوترونی است.

در کهکشان راه شیری و در فاصله‌ی 22 هزار سال نوری از زمین، یک ستاره با نیروی مغناطیسی باورنکردنی حکمرانی می‌کند و دانش فیزیکدانان راجع به میدان مغناطیسی فضایی و هرچه از آن می‌دانند را به چالش کشیده است.

تپ اختری (ستاره نوترونی) به نام «سوئیفت J0243.6+6124» با میدان مغناطیسی 1.6 میلیارد تسلا، رکوردهای قبلی (1 میلیارد تسلا) را که در اختیار تپ اخترهای GRO J1008-57 و 1A 0535+262 قرار داشت، جابه جا کرده است.

برای درک بهتر این عدد باید بگوییم که آهنربای تزیینی که به یخچال‌ها وصل می‌شود، حدود 0.001 تسلا میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند. دستگاه‌های MRI قدرتمند موفق می‌شوند به حدود 3 تسلا برسند.

چند سال پیش، مهندسان برای دستیابی به عدد قابل احترام 1200 تسلا، مورد تقدیر قرار گرفتند و توانستند این میدان را در حد یکبار پلک زدن (تنها 100 میکروثانیه) حفظ کنند.

بنابراین بدیهی است که 1.6 میلیارد تسلا از لحاظ فیزیکی به شدت شگفت انگیز و نایاب تلقی می‌شود؛ رقمی که تنها توسط اجرام عظیمی که به حد غیرقابل درکی فشرده شده‌اند و با سرعت‌هایی باورنکردنی می‌چرخند، قابل دستیابی است؛ آنقدر سریع که الکترون‌ها را به شتابی مضحک می‌رساند.

Swift J0243.6+6124 قبلا به عنوان ستاره‌ای مهم، در خور توجه شناخته می‌شد. یکی از اجرام سنگین کیهانی و فوق فشرده که به عنوان تپ اختر شناخته می‌شود و تنها منبع پرتو ایکس در کهکشان ما است که در دسته فوق درخشان قرار می‌گیرد.

همچنین این ستاره، تنها نمونه از یک تپ اختر پرتو ایکس با یک ستاره همراه از نوع Be در کهکشان راه شیری است که به سرعت آن را تغذیه می‌کند تا فواره‌های ماده رادیویی را از قطب‌های خود تولید کند.

این ویژگی‌ها به تنهایی فرصتی منحصر به فرد در حیاط خلوت کهکشانی ما ایجاد می‌کنند و اخترشناسان نمی‌توانند از آن چشم‌پوشی کنند.

نحوه حرکت یک ستاره نوترونی (روی تصویر کلیک کنید)

با این حال، اندازه‌گیری میدان مغناطیسی اجسام دوردست، دشوارتر از تصورتان است. به همان اندازه که این میدان‌ها قوی هستند، به همان سرعت هم ضعیف می‌شوند و در فواصل هزاران سال نوری، تقریبا غیرقابل تشخیص می‌شوند.

خوشبختانه می‌توان سرنخ‌هایی را در درخشش فوق‌العاده‌ی پرتوهای ایکس پخش شده از حرکت الکترون‌ها در مسیر مغناطیسی پیدا کرد؛ پدیده‌ای که به عنوان ویژگی «پراکندگی بازتابی سیکلوترون» شناخته می‌شود.

راه اندازی رصدخانه‌ی پرتو ایکس «Insight-HXMT» توسط چین در سال 2017، راهی را برای اخترشناسان و فیزیکدانان باز می‌کند تا از پدیده مذکور را در فواصل تشخیص دهند. موردی که در سال 2020 منجر به اندازه‌گیری انرژی‌های الکترون در میدان GRO J1008-57 شد. خوشبختانه، فعالیت بی‌نظیر محققان چینی در Insight-HXMT منجر به کشف میدان مغناطیسی رکوردشکن Swift J0243.6+6124 شد.

محققان آکادمی علوم چین، دانشگاه «سان یات سن» و دانشگاه توبینگن آلمان، داده‌ها را تجزیه و تحلیل کردند تا انرژی الکترون‌های این ستاره را بررسی کنند. نهایتا آن‌ها به عدد حیرت‌انگیز 146 کیلو الکترون ولت دست یافتند. رکورد قبلی 90 و 100 کیلو الکترون در اختیار GRO و 1A قرار داشت.

با توجه به اینکه Swift J0243.6+6124 تنها تپ اختر پرتو ایکس فوق درخشان در کهکشان ما است، اندازه‌گیری دقیق میدان مغناطیسی آن به اخترشناسان کمک می‌کند تا ایده بهتری نسبت به آنچه در نزدیکی سطح آن رخ می‌دهد، داشته باشند.

تپ اختر Swift J0243.6+6124 به عنوان ستاره‌ای نوترونی با اتم‌هایی فشرده و پیکربندی شده که فراتر از درک ما در زمین است. خواص مغناطیسی آن به حذف یا پشتیبانی از مدل‌های مختلفی کمک می‌کند که نحوه رفتار پوسته‌ی بسیار فشرده آن را توضیح می‌دهد.

ماهیت مغناطیسی ستاره‌ی نوترونی این احتمال را تایید می‌کند که میدان مغناطیسی آن شدیدا پیچیده است و از چندین قطب تشکیل شده است.

این اتفاق، یک پیروزی بزرگ برای اختر – فیزیکدانانی محسوب می‌شود که در تلاش برای درک اسرار یکی از عجیب‌ترین اجرام فضایی هستند. برای بقیه‌ی ما کافیست تا تصور کنیم که قدرت چسبندگی یک آهنربای 1.6 میلیارد تسلایی به یخچال‌مان چقدر است!