في ثلاثينيات القرن العشرين، وضع سوبراهمانيان شاندراسيخار حدًا لعدد النجوم. باستخدام فهمنا للنسبية ونظرية الكم، أثبت شاندراسيخار أن الأقزام البيضاء لا يمكن أن يكون لها كتلة أكبر من 1.44 شمس. ولا يهم كيف تشكلت أو ما إذا كانت في معظمها هيدروجين أو كربون. قوانين الفيزياء نفسها تمنع وجود كتلة أكبر.
الأقزام البيضاء هي بقايا النجوم الصغيرة مثل الشمس. عندما ينفد الهيدروجين القابل للانصهار في مثل هذا النجم، فإنه يتضخم ليصبح عملاقًا أحمر في سباق مجنون لحرق العناصر الأثقل. ولكن بدون كتلة كافية لتحقيق ذلك بشكل موثوق، سرعان ما ينهار النجم ويتحول إلى غلاف نووي. الجاذبية تفوز باليوم، والنجم لا يستطيع أن يحترق أكثر. بدون الضغط النووي، ينهار القلب تحت ثقله حتى يتمكن الضغط الكمي للإلكترونات من الدفع للخلف. التوازن المستقر بين الجاذبية والإلكترونات هو ما يمنع النجم من الانهيار إلى نجم نيوتروني. كان شاندراسيخار أول من أثبت أن ضغط الإلكترون النسبي لا يمكنه مقاومة الجاذبية إلا حتى 1.44 كتلة شمسية. أصبح يعرف باسم حد شاندراسيخار.
لعقود من الزمن كان يُعتقد أن هذا الحد ثابت كالصخر. تصور المنظرون، الذين انزعجوا إلى الأبد من الحدود، طرقًا قد يتغلب بها القزم الأبيض على هذا الحد، لكن الأدلة الرصدية دعمت شاندراسيخار. وهذا جزء من السبب الذي يجعلنا نستخدم المستعرات الأعظم من النوع Ia كشمعة قياسية، حيث أنها تنجم عن اصطدام اثنين من الأقزام البيضاء. ولكن بعد ذلك في عام 2003، رصدت دراسة تراث المستعر الأعظم مستعرًا أعظم يبدو أنه يتحدى حد شاندراسيخار. ربما كان السلف يدور بسرعة أو لم ينهار بالكامل عندما انفجر. ومع ملاحظة مستعرات أعظمية مماثلة تتحدى الحد، بدأت الأدلة تتعارض مع توقعات شاندراسيخار الثابتة.
ولكن كيف يمكن أن يتشكل قزم أبيض فائق شاندراسيخار؟ هذا هو السؤال الذي تم استكشافه من خلال منشور حديث في رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.
تركز الدراسة على طريقة واحدة يمكن للأقزام البيضاء أن تكسر بها الحدود: المجالات المغناطيسية. إذا كان القزم الأبيض ممغنطًا بدرجة عالية، فإن الإلكترونات ستتفاعل مع المجال المغناطيسي بطريقة تمنحها دفعة إضافية. يمنعها المجال المغناطيسي من الاستقرار، مما يعني أنها تستطيع الدفع للخلف بسهولة أكبر ضد الجاذبية. من الناحية النظرية، يمكن أن يكون مثل هذا القزم الأبيض ما يقرب من 3 كتل شمسية قبل أن ينهار. نحن نعلم أن النجوم النيوترونية يمكن أن تكون ممغنطة للغاية مثل النجوم المغناطيسية، لكنها تتشكل من نجوم أكبر بكثير. والسؤال الرئيسي هو ما إذا كان النجم الشبيه بالشمس يمكن أن يمتلك مثل هذا المجال المغناطيسي القوي وينهار في نفس الوقت ويتحول إلى قزم أبيض.
للإجابة على هذا السؤال، أجرى الفريق عمليات محاكاة باستخدام نسخة معدلة من STARS، والتي يستخدمها العديد من الباحثين لدراسة تطور النجوم. لقد أضافوا تأثير المجالات المغناطيسية إلى المزيج ووضعوا نموذجًا لكيفية تطور النجم المغناطيسي من التسلسل الرئيسي إلى قزم أبيض. ما وجدوه هو أن النجم الشبيه بالشمس لا يحتاج إلى أن يكون ممغنطًا للغاية منذ البداية. على الرغم من أن النجم المحتضر يتخلص من الكثير من طبقاته الخارجية أثناء تضخمه ليصبح عملاقًا أحمر، إلا أن المجال المغناطيسي يظل مع النجم. عندما ينهار النواة إلى قزم أبيض، يتركز المجال المغناطيسي مع النواة. وهذا يعني أن القزم الأبيض عالي المغناطيسية يمكن أن يتشكل من نجم نموذجي إلى حد ما.
تظهر الدراسة أن الأقزام البيضاء الممغنطة قد تكون أكثر شيوعًا مما كنا نعتقد. يمكن أن تساعد هذه الدراسة في تفسير سبب ظهور بعض الأقزام البيضاء أكبر من كتلتها المتوقعة، لأن المجالات المغناطيسية ستتضخم النجم بشكل قابل للقياس. وهذا يمكن أن يفسر أيضًا أحداثًا مثل المستعر الأعظم شاندراسيخار عام 2003.
في بعض الأحيان عندما تختبر حدود الفيزياء الفلكية، فإنك تتعلم شيئًا جديدًا عن الكون.
مرجع: زريق، زينيا، وآخرون. “الأقزام البيضاء الفائقة شاندراسيخار من خلال تطور نجوم التسلسل الرئيسي الممغنط: حدود الكتلة الجديدة من محاكاة النجوم.” رسائل مجلة الفيزياء الفلكية 1010.1 (2026): إل 8.
