شفق على طراز المشتري فوق قزم بارد مجاور

تقع الأقزام فائقة البرودة على الحدّ الفاصل بين النجوم والكواكب. وتضم هذه العائلة نجومًا ذات كتلة منخفضة جدًا، وأقزامًا بنية، وأجرامًا ذات كتلة كوكبية، كلها أبرد من نحو 2,700 كلفن — أي باردة بما يكفي لتتجمع المكثّفات في أغلفتها الجوية في بنى شبيهة بالسحب. ومنذ اكتُشفت الانبعاثات الراديوية من هذه الأجرام مصادفةً عام 2001، كشفت عن مجالات مغناطيسية تبلغ بضعة آلاف من الغاوس. ونحو 15 إلى 20% منها «صاخبة راديويًا» (radio-loud).

وغالبًا ما تتألف إشارتها الراديوية من جزأين: توهج ثابت «هادئ»، ونبضات ساطعة دوّارة ذات استقطاب دائري قوي. وتُعزى النبضات إلى عملية تُسمّى عدم استقرار مايزر السيكلوترون الإلكتروني — وهي العملية نفسها التي تمدّ الشفق الراديوي للمشتري وزحل بالطاقة.

نوعان من الشفق على المشتري

على المشتري، يأتي الشفق الراديوي من مصدرين رئيسيين. الأول هو البيضاوي الرئيسي (main oval)، وهو حلقة من الشفق حول كل قطب مغناطيسي، تغذّيها تيارات مرتبطة بقرص من البلازما يدور مع الكوكب. أما الثاني فيأتي من أقمار الكوكب، وفي مقدمتها آيو: فبينما يتحرك القمر عبر بلازما المشتري الممغنطة، فإنه يدفع تيارات على امتداد خطوط المجال المغناطيسي التي تصله بالكوكب. وتُسمّى هذه خطوط المجال النشطة (active field lines).

LSPM J0036+1821 قزم من النوع L يقع على بعد 8.7 فرسخ فلكي (نحو 28 سنة ضوئية)، ومعروف بإطلاقه موجات راديوية منذ عام 2002. وقد وجدت دراسة عام 2008 أن نبضاته تتكرر تقريبًا كل 3.08 ساعة. كما أشار تصوير سابق إلى رفيق محتمل، لم يُؤكَّد قط.

ثلاث سنوات من الإصغاء

جمع د. مارتين-كاريرو (D. Martín-Carrero) وخ.ك. غيرادو (J.C. Guirado) وزملاؤهما في جامعة فالنسيا، مع شركاء في مركز علم الأحياء الفلكي في مدريد، وكلية الثالوث في دبلن، ومرصد لويل، والمتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي، وجامعة كولورادو، أرصادًا امتدت من 2019 إلى 2023:

• جلسة مدتها 8.7 ساعة بـالمصفوفة الكبيرة جدًا (Very Large Array) عند 8–12 غيغاهرتز، في 7 ديسمبر 2021؛
• جلسات أقصر عديدة بشبكتين من الهوائيات الراديوية المتباعدة المدمجة في هوائي واحد، هما الشبكة الأوروبية للتداخل ذي خط الأساس الطويل جدًا (European VLBI Network) ومصفوفة خط الأساس الطويل جدًا (Very Long Baseline Array)؛
• مراقبة بالضوء المرئي بالقمر الاصطناعي TESS.

وفي كل حقبة رصدية، يبدو المصدر نقطة واحدة. وتحصر أوضح الصور منطقةَ الانبعاث في أقل من نحو 0.025 وحدة فلكية.

الهندسة الأكثر توافقًا مع النبضات الراديوية: بيضاوي شفقي رئيسي حول كل قطب مغناطيسي (بالسماوي) وخط مجال نشط واحد (بالأرجواني)، يبثّ كلٌّ منهما موجات راديوية في مخاريط مجوّفة. الرسم ليس بمقياس حقيقي. — الشكل 7، Martín-Carrero et al. (2026)، arXiv:2610.09854.

ساعة مقيسة إلى الثانية

تعطي النبضات الراديوية دورة دوران مدتها 3.07941 ± 0.00020 ساعة؛ ويعطي الضوء المرئي من TESS ‏3.07908 ± 0.00038 ساعة. والقيمتان متوافقتان، بدقة تبلغ نحو ثانية واحدة. ووفقًا للمؤلفين، قلّة من الأقزام فائقة البرودة قيس دورانها بهذه الدقة في الراديو والضوء المرئي معًا.

تحافظ النبضات على الشكل نفسه عبر السنين والأجهزة. ففي أحد الاستقطابين الدائريين، توجد قمتان في كل دورة، إحداهما أقوى من الأخرى؛ وفي الاستقطاب المعاكس، قمة واحدة بينهما. ولا يُظهر الانبعاث أي انقطاع حتى 12 غيغاهرتز، ما يعني مجالًا مغناطيسيًا يزيد على 4.3 كيلوغاوس.

حلقة واحدة، خط نشط واحد

لا البيضاوي الرئيسي وحده ولا خط المجال النشط وحده يعيد إنتاج النبضات: فكلٌّ منهما يعطي منحنيات ضوئية متناظرة. لذا لاءم الفريق نموذجًا هجينًا مستوحى من المشتري:

• يقدّم البيضاوي الرئيسي إسهامًا مستقرًا، يشمل معظم القمة الأضعف؛
• وينتج خط مجال نشط واحد القمةَ الأقوى المتغيّرة والنبضةَ ذات الاستقطاب المعاكس.

وتفضّل المواءمة محورًا مغناطيسيًا لا يميل عن محور الدوران إلا بنحو 3.6 درجات، ويُرى من فوق خط الاستواء تقريبًا.

خلال الجلسة التي دامت 8.7 ساعة، خفتت إحدى القمتين من نحو 600 إلى 300 ميكروجانسكي، بينما نمت الأخرى من نحو 150 إلى 350. وتفسّر تغيّرات ضئيلة هذا التأرجح: فإما أن زاوية انفتاح مخروط الانبعاث تتغيّر بكسر من الدرجة، وإما أن الخط النشط يتحرك نحو 7 إلى 8 درجات في خط الطول من دورة إلى أخرى. ويظهر التأرجح نفسه في بيانات عام 2008، أي قبل نحو 15 عامًا.

رفيق مخفيّ؟

على المشتري، يُعدّ الخط النشط المتحرك بصمةَ آيو وهو يدور حول الكوكب. وهنا، يمكن لرفيق قريب — على بعد بضعة أنصاف أقطار من القزم — أن يؤدي الدور نفسه. لكن المؤلفين يشدّدون على أن سيناريوهات أخرى تنجح دون أي رفيق، مثل كتل من الغاز والغبار محتجزة في طارة بلازما دوّارة، أو مجال مغناطيسي أكثر تعقيدًا. أما الرفيق المرشّح الذي أُعلن عنه سابقًا، على بعد نحو 0.78 وحدة فلكية، فـلم يُرصد في الراديو (دون 21 ميكروجانسكي)، وسيكون على أي حال أبعد من أن يُحدث تفاعلًا شبيهًا بتفاعل آيو. ومن شأن حملات راديوية أطول وأوسع نطاقًا أن تميّز بين هذه السيناريوهات.