اندماج النجوم النيوترونية يولد أقوى المجالات المغناطيسية

في نحو جزء من الألف من الثانية فقط، قد يتضاعف المجال المغناطيسي لنجمين نيوترونيين متصادمين مئات المرات. هذا ما تقترحه محاكاة حاسوبية حديثة لاندماج نجمين نيوترونيين منخفضَي الكتلة، وبحسبها يمكن أن يتحول الناتج إلى «ماغنيتار» (Magnetar)، وهو من أشد الأجرام المغناطيسية في الكون. وتجيب الدراسة عن سؤال يتكرر بين المهتمين بعلم الفلك: كيف يمكن لتصادم نجمين أن يولّد مجالاً مغناطيسياً بهذه الضخامة، وبأي سرعة؟

ماذا أظهرت المحاكاة؟

أجرى الفريق عمليات المحاكاة على الحاسوب العملاق الياباني FUGAKU. افترض الباحثون نجمين متطابقين في الكتلة، وهما نجمان نيوترونيان عاديان في ما عدا ذلك. أما المجال المغناطيسي لكل منهما فقدّروه بنحو 3 تريليونات غاوس، وهي القيمة العليا لما تبلغه النجوم النيوترونية النموذجية.

بدأت المحاكاة قبل لحظات من التصادم، واستمرت عبر لحظة التماس، وانتهت بعد الاندماج مباشرة. وخلال هذه النافذة القصيرة دخل سائل النيوترونات في حالة اضطراب خلال أجزاء من الثانية بعد التماس.

الآلية المقترحة هي عدم استقرار كلفن–هيلمهولتز (Kelvin–Helmholtz instability)، أي الانتقال من جريان سلس إلى اضطراب. ومن الأمثلة المألوفة دخان الشمعة، إذ يصعد في خيط ناعم ثم يتحول فجأة إلى دوامات عشوائية. وفي حالة النجمين، أدى هذا الخلط المضطرب إلى تضخيم المجال المغناطيسي بدرجة كبيرة. وانتشر الخلط في المادة المتبقية حاملاً المجال معه، فتجاوز المجال في النجم النيوتروني الناتج المجالَ الابتدائي بأكثر من 300 مرة. وسرت موجة التضخيم عبر النجمين في نحو جزء من الألف من الثانية.

ويرجّح الباحثون أن اضطراباً إضافياً قد يقوّي المجال أكثر، لكن ذلك يقع خارج حدود ما استطاعت المحاكاة تتبعه.

لماذا يهمّ هذا الرقم؟

للمقارنة: المجالات المغناطيسية النموذجية للنجوم النيوترونية أقوى بنحو 100,000 مرة من أقوى المجالات التي أنتجها البشر على الأرض. ومع ذلك يُصنَّف نحو 1% فقط منها «ماغنيتارات». وقد يزيد مجال الماغنيتار على المجال المغناطيسي المعتاد بنحو 1,000 مرة. ويُرجَّح أن هذه الأجرام وراء ظاهرتين فلكيتين لافتتين: المكرِّرات الغاما اللينة (Soft Gamma-ray Repeaters) والانفجارات الراديوية السريعة (Fast Radio Bursts). ومن أراد خلفية أوسع فهذا شرح عن الماغنيتارات والنجوم النابضة.

أما مسألة نشأة الماغنيتارات فلا تزال مفتوحة، والدراسة الجديدة تبحث تحديداً في تشكّلها عبر اندماج نجمين نيوترونيين ثنائيين.

لماذا الكتلة المنخفضة هي المفتاح؟

عندما يتصادم نجمان نيوترونيان وتتجاوز كتلتهما المجتمعة حدّ تولمان–أوبنهايمر–فولكوف (TOV)، وهو نحو 2.6 كتلة شمسية، فغالباً ما ينتهي الأمر بثقب أسود. وهذا عرض لحد TOV. لكن الثنائيات التي تقع كتلتها دون هذا الحد يمكن أن تندمج في نجم نيوتروني واحد، وهي الحالة التي تتناولها الدراسة.

وللسياق، فإن معظم النجوم النيوترونية أكبر كتلة من الأقزام البيضاء، التي يقف حدها الأعلى، حدّ Chandrasekhar، عند نحو 1.4 كتلة شمسية. وهذا شرح لحد Chandrasekhar.

ما الذي لم يُحسم بعد؟

ينبغي التنبيه إلى أن العمل المشار إليه هو دراسة محاكاة، لا رصد مباشر، وأنه ورقة أولية (Preprint) منشورة على منصة arXiv. فهي لم تمرّ، بحسب المعلومات المتاحة، بمراجعة الأقران. عنوانها «A magnetar formation in binary neutron star merger»، ومؤلفها المشار إليه Kenta Kiuchi وزملاؤه (2026)، ويمكن الاطلاع عليها عبر صفحة الورقة على arXiv.

ويرى الباحثون أن هذا التضخيم السريع قد يؤثر في مسار الاندماج وفي بنية النجم النيوتروني الناتج. غير أن حجم هذا التأثير لم يُحدَّد بعد، ويتطلب مزيداً من الدراسة. والسؤال الذي تتركه الورقة معلقاً: إذا كان الاندماج يهيّئ المجال الهائل في جزء من الألف من الثانية، فكيف يغيّر ذلك مصير النجم الوليد؟