تسجيل الدخول

تسجيل

نهاية الرحلة

المؤلف:  جيمس بيني

المصدر:  الفيزياء الفلكية مقدمة قصرية جدا

الجزء والصفحة:  ص58

2026-06-30

33

بعد أن يتابع الغاز رحلته الحلزونية عَبْر القرص التراكمي ليقترب من نحو نصف قطر الجِرم التراكمي، يجب عليه الانتقال من القرص إلى الجِرم، وتؤثِّر طريقة هذا الانتقال على بنية القرص التراكمي وراءه. لدراسة هذا الأمر، يمكننا النظر في حالة القزم الأبيض التراكمي. عند الحافة الداخلية لقرصٍ تراكمي، يبدو الغاز كما لو كان في مدارٍ دائري يمُر بالقرب من سطح النجم. الطاقة الحركية التي تحافظ على هذا المدار هي نصف ثابت الجاذبية مضروبًا في الكتلة، مقسومًا على نصف القطر لكل وحدة كتلة، وهو ما يساوي من حيث المقدار كل الطاقة التي كان سيفقدها الغاز أثناء رحلته الحلزونية من اللانهاية إلى نصف القطر. ومن ثَم، فإنها كميةٌ هائلة من الطاقة، وإذا اصطدم الغاز بالنجم، فسيجري تحويل هذه الطاقة إلى حرارة على نحوٍ مفاجئ. ونظرًا لأن الغاز يصطدم في النهاية بالنجم، تتكون طبقةٌ رقيقة من الغاز الشديد السخونة عند الواجهة بين النجم والقرص. تعمل هذه «الطبقة الحدودية» بشكلٍ طبيعي على تعزيز انبعاث النظام عند أقصر الأطوال الموجية.

تذكَّر أن ثلاثة أرباع الطاقة المُشعَّة من كل حلقة في جسم القرص تنشأ من الفرق بين معدَّل الشغل الذي يُبذَل على تلك الحلقة من الحلقة الداخلية لها، ومعدَّل الشغل الذي تبذله على الحلقة التالية للخارج. تكون الحلقة الداخلية في وضعٍ شاذ لأنها تبذل شغلًا على كلٍّ من الحلقة الخارجية لها والطبقة الحدودية، التي تدور ببطء بسبب عرقلة النجم لها. لذلك، بينما تتوهَّج الطبقة الحدودية بشكلٍ غير عادي، تتوهج الحلقة الداخلية للقرص بشكلٍ أكثر خفوتًا من المعتاد.

الوضع الذي وصفناه للتو، والذي يمتد فيه القرص التراكمي حتى يصل إلى نجمٍ صلب يدور ببطء، ليس عامًّا. فبعض الأجرام التراكمية (خاصةً النجوم النيوترونية والأقزام البيضاء) تحتوي على مجالاتٍ مغناطيسية قوية مُدمَجة فيها. تظهر خطوط المجال المغناطيسي من النجم، وتشكِّل حلقات عَبْر الفضاء حول النجم، ثم تعود إلى النجم في موقعٍ آخَر، مثل خطوط المجال المغناطيسي التي تنبعث من الأرض في القطب الشمالي، وتعود إليها في القطب الجنوبي. إذا دار نجمٌ حامل للمجال المغناطيسي، فإن خطوط المجال تدور حول النجم، وإذا كان المجال المغناطيسي قويًّا بما فيه الكفاية، فإنه يمكن أن يبذل قوًى ملحوظة على الغاز حتى عند مسافاتٍ كبيرة من النجم؛ حيث تدور الخطوط بسرعةٍ كبيرة تعادل نسبةً كبيرة من السرعة المطلوبة لمدارٍ دائري. في هذه الظروف، عند نصف قطر حرج (r_B)، ينتقل الغاز من القرص التراكمي إلى خط مجالٍ مارٍّ، (الذي يتحرك ببطء نسبيًّا إلى الغاز المداري) ثم يتحرك على طول خط المجال نحو أحد قطبَي النجم (الشكل1). في هذا الوضع، لا تُوجَد طبقةٌ حدودية رقيقة وساخنة، بل هناك نقطتا حرارة، واحدةٌ بالقرب من كل قطبٍ للنجم؛ حيث يتدفَّق الغاز على طول خطوط المجال المغناطيسي ويندفع فجأة نحو النجم.

شكل 1: يرفع المستعر DQ Her الغاز من القرص.

عندما يتدفَّق الغاز على طول خطوط المجال نحو النجم، ينقل الزخم الزاوي عَبْر المجال إلى النجم، مما يزيد من معدَّل دورانه. ومع زيادة معدَّل الدوران، يقل نصف القطر ويمتد القرص إلى الداخل أكثر. النتيجة المنطقية لهذه العملية هي أنه يتقلَّص نصف القطر الحَرِج إلى نصف قطر النجم، ويأخذ النجم في الدوران بسرعة تجعل المادة عند خط استوائه تبدو وكأنها في مدار. يُقال حينها إن النجم يدور عند نقطة «الانفصال». في الواقع، لا يتأتَّى الوصول إلى هذه النقطة القصوى أبدًا، ولكن الأقراص التراكمية تدفع النجوم النيوترونية للدوران بمعدَّل يقترب اقترابًا شديدًا من معدَّل الانفصال.

ينتهي المطاف بالأقراص حول الثقوب السوداء بطريقةٍ مختلفة تمامًا. تنُص نظرية أينشتاين للنسبية العامة على أن نصف قطر المدار الدائري حول ثقبٍ أسود غير دوَّار يتميز بأكبر سرعة زاوية هو 6. نتيجةً لذلك، عند نصف القطر هذا تُوجَد بالفعل حلقة تبذل شغلًا على الحلقات على كلا جانبيها؛ لذلك تكون خافتة أكثر مما هو متوقع في ميكانيكا نيوتن. عندما يساوي نصف قطر الثقب الأسود 3، تصبح المدارات الدائرية غير مستقرة، ويمكن للجُسيمات أن تنزلق ببساطة نحو الثقب الأسود دون فقدان أي طاقة؛ حيث يبتلع الثقب الأسود طاقتها. لذلك، لا تُوجد طبقةٌ حدودية ساخنة حول الثقب الأسود، ويكون الجزء الداخلي من القرص التراكمي أكثر خفوتًا مما تتنبأ به حسابات نيوتن. تزيد سرعة دوران الثقب الأسود بالطريقة نفسها التي تزيد بها سرعة دوران القزم الأبيض.