تعمل السدم الكوكبية على توسيع قذائف الغاز التي تقذفها النجوم الشبيهة بالشمس في نهاية حياتها. تقضي النجوم الشبيهة بالشمس معظم حياتها في حرق الهيدروجين وتحويله إلى هيليوم. في نهاية مرحلة اندماج الهيدروجين هذه ، تزيد هذه النجوم قطرها بنحو 100 عامل وتصبح 'نجوم عملاقة حمراء'. في نهاية مرحلة العملاق الأحمر ، يتم تفجير الطبقات الخارجية للنجم بعيدًا. يستمر الغاز المقذوف في التمدد من النجم المركزي المتبقي ، والذي يتطور لاحقًا إلى 'قزم أبيض' عندما يتوقف الاندماج النووي. يعتقد علماء الفلك أن السديم الكوكبي يتشكل عندما تلتقط الرياح النجمية السريعة القادمة من النجم المركزي رياحًا أبطأ نتجت في وقت سابق عندما طرد النجم معظم طبقاته الخارجية. عند الحد الفاصل بين الريحتين ، تحدث صدمة تنتج خاصية الغلاف الكثيف المرئي للسدم الكوكبية. الغلاف الغازي متحمس ومضاء بالضوء المنبعث من النجم المركزي الساخن. يمكن للضوء الصادر من النجم المركزي أن يضيء السديم الكوكبي لحوالي 10000 عام.
إن الأشكال المرصودة للسدم الكوكبية محيرة للغاية: معظمها (حوالي 80٪) ثنائي القطب أو إهليلجي وليس متماثل كرويًا. أدى هذا التعقيد إلى الحصول على صور جميلة ومدهشة باستخدام التلسكوبات الحديثة. الصور أدناه تقارن السدم الكوكبية مع أشكال ثنائية القطب (يسار) وكروية (يمين).
لم يُفهم جيدًا سبب كون معظم السدم الكوكبية غير كروية. تم النظر في العديد من الفرضيات حتى الآن. يقترح أحدهم أن الأشكال الغريبة للسدم الكوكبية قد تكون بسبب بعض تأثير الطرد المركزي الناتج عن الدوران السريع للعمالقة الحمراء. نظرية أخرى هي أن تناظر رياح النجم قد يتأثر بالنجم المصاحب. ومع ذلك ، فإن أحدث النظريات المقنعة التي تشرح أشكال السدم تتضمن مجالات مغناطيسية.
إن وجود المجالات المغناطيسية يفسر بشكل جيد الأشكال المعقدة للسدم الكوكبية ، حيث يتم احتجاز المادة المقذوفة على طول خطوط المجال المغناطيسي. يمكن مقارنة ذلك ببرود الحديد المحصورة على طول الخطوط الميدانية لقضيب مغناطيسي - وهو عرض كلاسيكي في فصول الفيزياء بالمدرسة الثانوية. نظرًا لأن الحقول المغناطيسية القوية على سطح النجم تمارس ضغطًا أيضًا على الغاز ، يمكن للمادة أن تترك النجم بسهولة أكبر عند الأقطاب المغناطيسية حيث يكون المجال المغناطيسي أقوى.
هناك عدة طرق يمكن من خلالها إنشاء الحقول المغناطيسية بالقرب من السدم الكوكبية. يمكن إنتاج الحقول المغناطيسية بواسطة دينامو نجمي أثناء الطور عند خروج السديم. من أجل وجود دينامو ، يجب أن يدور قلب النجم أسرع من الغلاف (كما هو الحال في الشمس). من الممكن أيضًا أن تكون الحقول المغناطيسية عبارة عن بقايا أحفورية لمراحل سابقة من تطور النجوم. في معظم الظروف ، تكون المادة الموجودة في النجوم شديدة التوصيل للكهرباء لدرجة أن الحقول المغناطيسية يمكنها البقاء على قيد الحياة لملايين أو بلايين السنين. كلتا الآليتين ، جنبًا إلى جنب مع تفاعل المادة المقذوفة مع الغاز البينجمي المحيط ، سيكونان قادرين على تشكيل السدم الكوكبية.
حتى وقت قريب ، كانت فكرة أن المجالات المغناطيسية عنصرًا مهمًا في تشكيل السدم الكوكبية مجرد ادعاء نظري بحت. في عام 2002 ، تم العثور على المؤشرات الأولى لوجود مثل هذه المجالات المغناطيسية. كشفت الملاحظات الراديوية عن مجالات مغناطيسية في مغلفات نجمية عملاقة. هذه المغلفات الظرفية هي بالفعل أسلاف السدم الكوكبية. ومع ذلك ، لم يتم رصد مثل هذا المجال المغناطيسي في السدم نفسها. للحصول على دليل مباشر لوجود المجالات المغناطيسية في السدم الكوكبية ، قرر علماء الفلك التركيز على النجوم المركزية ، حيث كان يجب أن تبقى الحقول المغناطيسية على قيد الحياة.
تم الآن الحصول على هذا الدليل المباشر الأول. لأول مرة ، اكتشف ستيفان جوردان وفريقه مجالات مغناطيسية في العديد من النجوم المركزية للسدم الكوكبية. باستخدام مطياف FORS1 للتلسكوب الكبير جدًا من فئة 8 أمتار (VLT ، المرصد الأوروبي الجنوبي ، تشيلي) ، قاموا بقياس استقطاب الضوء المنبعث من أربعة من هذه النجوم. تتيح توقيعات الاستقطاب في الخطوط الطيفية تحديد شدة المجالات المغناطيسية في النجوم المرصودة. في وجود مجال مغناطيسي ، تغير الذرات طاقتها بطريقة مميزة ؛ يسمى هذا التأثير بتأثير زيمان واكتشفه بيتر زيمان في عام 1896 في ليدن (هولندا). إذا كانت هذه الذرات تمتص الضوء أو تصدره ، يصبح الضوء مستقطبًا. هذا يجعل من الممكن تحديد قوة المجال المغناطيسي عن طريق قياس قوة الاستقطاب. عادة ما تكون إشارات الاستقطاب ضعيفة للغاية. تتطلب هذه القياسات بيانات عالية الجودة لا يمكن الحصول عليها إلا باستخدام تلسكوبات فئة 8 أمتار مثل VLT.
وقد لاحظ الفريق أربعة نجوم مركزية من السدم الكوكبية ووجدوا مجالات مغناطيسية فيها جميعًا. تم اختيار هذه النجوم الأربعة لأن السدم الكوكبية المرتبطة بها (تسمى NGC 1360 و HBDS1 و EGB 5 و Abell 36) كلها غير كروية. لذلك ، إذا كانت فرضية المجال المغناطيسي لشرح أشكال السدم الكوكبية صحيحة ، فيجب أن يكون لهذه النجوم مجالات مغناطيسية قوية. تظهر هذه النتائج الجديدة أن هذا هو الحال بالفعل: تتراوح قوة المجالات المغناطيسية المكتشفة من 1000 إلى 3000 غاوس ، أي حوالي ألف مرة من شدة المجال المغناطيسي العالمي للشمس.
هذه الملاحظات الجديدة التي نشرها ستيفان جوردان وزملاؤه تدعم الفرضية القائلة بأن المجالات المغناطيسية تلعب دورًا رئيسيًا في تشكيل السدم الكوكبية. يخطط الفريق الآن للبحث عن المجالات المغناطيسية في النجوم المركزية للسدم الكوكبية الكروية. يجب أن يكون لهذه النجوم مجالات مغناطيسية أضعف من تلك التي تم اكتشافها للتو. ستسمح هذه الملاحظات المستقبلية لعلماء الفلك بتحديد العلاقة بين المجالات المغناطيسية والأشكال الغريبة للسدم الكوكبية بشكل أفضل.
في السنوات القليلة الماضية ، أدت ملاحظات قياس الاستقطاب باستخدام VLT إلى اكتشاف المجالات المغناطيسية في عدد كبير من الأجسام النجمية في المراحل التطورية المتأخرة. بالإضافة إلى تحسين فهمنا لشكل هذه السدم الكوكبية الجميلة ، فإن اكتشاف هذه الحقول المغناطيسية يسمح للعلم باتخاذ خطوة إلى الأمام نحو توضيح العلاقة بين المجالات المغناطيسية والفيزياء النجمية.
المصدر الأصلي: قصة علم الأحياء الفلكي لوكالة ناسا
