نبضات الأشعة السينية

النجوم النابضة بالأشعة السينية، أو النجوم النابضة التي تعمل بالطاقة الناتجة عن التراكم، هي فئة من الأجرام الفلكية التي تُعد مصادر للأشعة السينية، وتتميز بتغيرات دورية دقيقة في شدة هذه الأشعة. وتتراوح فترات انبعاث الأشعة السينية من جزء من الثانية إلى عدة دقائق.

النجم النابض بالأشعة السينية هو نوع من أنظمة النجوم الثنائية يتكون من نجم نموذجي (نجم مرافق) يدور حول نجم نيوتروني ممغنط . تبلغ شدة المجال المغناطيسي على سطح النجم النيوتروني عادةً حوالي 10⁸ ^تسلا ، أي أكثر من تريليون مرة أقوى من شدة المجال المغناطيسي المقاس على سطح الأرض (60 ميكروتسلا ).

يتراكم الغاز من النجم المرافق، ويُوجَّه بواسطة المجال المغناطيسي للنجم النيوتروني نحو القطبين المغناطيسيين، مُنتجًا بقعتين ساخنتين أو أكثر للأشعة السينية، تُشبه منطقتي الشفق القطبي على الأرض، ولكنها أشد حرارة بكثير. عند هذه البقع الساخنة، قد تصل سرعة الغاز المتساقط إلى نصف سرعة الضوء قبل أن يصطدم بسطح النجم النيوتروني. يُطلق الغاز المتساقط طاقة كامنة هائلة، لدرجة أن هذه البقع الساخنة، التي تُقدَّر مساحتها بحوالي كيلومتر مربع واحد، قد تكون أكثر سطوعًا بعشرة آلاف مرة أو أكثر من سطوع الشمس . ^{[ 1 ]}

تُنتج درجات حرارة تصل إلى ملايين الدرجات، لذا تُصدر النقاط الساخنة في الغالب أشعة سينية. ومع دوران النجم النيوتروني، تُلاحظ نبضات من الأشعة السينية عندما تتحرك النقاط الساخنة داخل وخارج مجال الرؤية إذا كان المحور المغناطيسي مائلاً بالنسبة لمحور الدوران. ^{[ 1 ]}

يمكن للغاز الذي يغذي النجم النابض بالأشعة السينية أن يصل إلى النجم النيوتروني بطرق متنوعة تعتمد على حجم وشكل المسار المداري للنجم النيوتروني وطبيعة النجم المرافق.

بعض النجوم المصاحبة للنجوم النابضة بالأشعة السينية هي نجوم فتية ضخمة للغاية، وعادةً ما تكون عمالقة فائقة من النوع OB (انظر تصنيف النجوم )، تُطلق رياحًا نجمية مدفوعة بالإشعاع من سطحها. ينغمس النجم النيوتروني في هذه الرياح ويلتقط باستمرار الغاز المتدفق بالقرب منه. يُعدّ نظام Vela X-1 مثالًا على هذا النوع من الأنظمة.

في أنظمة أخرى، يدور النجم النيوتروني حول نجمه المرافق على مقربة شديدة منه، لدرجة أن جاذبيته القوية تجذب مواد من غلافه الجوي إلى مدار حوله، وهي عملية نقل كتلة تُعرف بفيضان فص روش . تشكل هذه المواد الملتقطة قرصًا غازيًا متراكمًا ، ويتحرك حلزونيًا نحو الداخل ليسقط في النهاية على النجم النيوتروني، كما هو الحال في النظام الثنائي Cen X-3 .

أما بالنسبة لأنواع أخرى من النجوم النابضة للأشعة السينية، فإن النجم المرافق هو نجم من نوع Be يدور بسرعة فائقة، ويبدو أنه يُطلق قرصًا من الغاز حول خط استوائه. عادةً ما تكون مدارات النجم النيوتروني مع هذه النجوم المرافقة كبيرة وإهليلجية الشكل. عندما يمر النجم النيوتروني بالقرب من قرص Be المحيط به أو عبره، فإنه يلتقط مادة ويتحول مؤقتًا إلى نجم نابض للأشعة السينية. يتمدد القرص المحيط بنجم Be وينكمش لأسباب غير معروفة، لذا فإن هذه النجوم النابضة للأشعة السينية عابرة، ولا تُلاحظ إلا بشكل متقطع، وغالبًا ما تفصل بين نوبات النبض المرئي للأشعة السينية أشهر أو سنوات. يُعد النظام الثنائي Be/X-ray SXP 214 مثالًا على نجم نابض للأشعة السينية من نوع Be. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

تُظهر النجوم النابضة الراديوية (النجوم النابضة التي تعمل بالطاقة الدورانية) والنجوم النابضة بالأشعة السينية سلوكيات دورانية مختلفة تمامًا، وتختلف آليات إنتاج نبضاتها المميزة، على الرغم من التسليم بأن كلا النوعين من النجوم النابضة هما مظهران لنجم نيوتروني ممغنط يدور حول محوره . وتُحدد دورة دوران النجم النيوتروني في كلتا الحالتين بفترة النبضة.

تتمثل الاختلافات الرئيسية في أن النجوم النابضة الراديوية لها فترات تتراوح بين أجزاء من الثانية وثوانٍ، وأن جميعها تفقد زخمها الزاوي وتتباطأ. في المقابل، تُظهر النجوم النابضة بالأشعة السينية سلوكيات دوران متنوعة. يُلاحظ أن بعضها يدور باستمرار بسرعة متزايدة أو ببطء متزايد (مع انعكاسات عرضية في هذه الاتجاهات)، بينما يُظهر البعض الآخر تغيرًا طفيفًا في فترة النبض أو سلوكًا غير منتظم في تباطؤ وتسارع الدوران. ^{[ 2 ]}

يكمن تفسير هذا الاختلاف في الطبيعة الفيزيائية لنوعي النجوم النابضة. فأكثر من 99% من النجوم النابضة الراديوية عبارة عن أجسام منفردة تشع طاقتها الدورانية على شكل جسيمات نسبية وإشعاع ثنائي القطب المغناطيسي ، مما يُضيء أي سدم قريبة تحيط بها. في المقابل، تنتمي النجوم النابضة بالأشعة السينية إلى أنظمة نجمية ثنائية ، وتتراكم عليها المادة إما من الرياح النجمية أو من أقراص التراكم. تنقل المادة المتراكمة الزخم الزاوي إلى (أو من) النجم النيوتروني، مما يؤدي إلى زيادة أو نقصان معدل دورانه بمعدلات أسرع بمئات المرات من معدل التباطؤ الدوراني المعتاد في النجوم النابضة الراديوية. ولا يزال السبب الدقيق وراء هذا التباين في سلوك دوران النجوم النابضة بالأشعة السينية غير مفهوم تمامًا.

تُرصد النجوم النابضة بالأشعة السينية باستخدام تلسكوبات الأشعة السينية التي تُحمل على أقمار صناعية في مدار أرضي منخفض، على الرغم من إجراء بعض عمليات الرصد، لا سيما في السنوات الأولى لعلم فلك الأشعة السينية ، باستخدام أجهزة كشف محمولة على بالونات أو صواريخ استكشافية. وكان أول نجم نابض بالأشعة السينية يُكتشف هو سنتوروس إكس-3 ، في عام 1971 بواسطة القمر الصناعي أوهورو للأشعة السينية. ^{[ 1 ]}

يمكن رصد النجوم المغناطيسية ، وهي نجوم نيوترونية معزولة ذات مغناطيسية عالية، على شكل نجوم نابضة بالأشعة السينية بطيئة نسبياً، بفترات زمنية تبلغ بضع ثوانٍ. وتُعرف هذه النجوم باسم النجوم النابضة الشاذة بالأشعة السينية، ولكنها لا ترتبط بالنجوم النابضة الثنائية بالأشعة السينية.

• دراسات باتسي النبضية
• كاين/جاي - بودكاست علم الفلك. النجوم النابضة - نوفمبر 2009
• كتالوج النجوم النابضة بالأشعة السينية فائقة اللمعان (ULXP)