Magnetars: Extreme Magnetic Fields

میگنیٹارس: انتہائی مقناطیسی میدان

ایک نایاب نیوٹران ستارے کی قسم جس کے انتہائی طاقتور مقناطیسی میدان ہوتے ہیں، جو پرتشدد ستارہ زلزلے کا باعث بنتے ہیں۔

نیوٹران ستارے، جو بلیک ہولز کے بعد سب سے زیادہ کثیف ستارے کے باقیات ہیں، عام ستاروں کے مقابلے میں اربوں گنا زیادہ طاقتور مقناطیسی میدان رکھ سکتے ہیں۔ ان میں سے ایک نایاب قسم جسے مقناطیسی ستارے کہا جاتا ہے، کائنات میں اب تک دیکھے گئے سب سے شدید مقناطیسی میدان دکھاتی ہے، جو 1015 گاؤس یا اس سے زیادہ ہو سکتے ہیں۔ یہ انتہائی طاقتور میدان عجیب و غریب، پرتشدد واقعات پیدا کر سکتے ہیں—جیسے ستارہ زلزلے، زبردست دھماکے، اور گاما رے دھماکے جو مختصر وقت کے لیے پوری کہکشاؤں کو ماند کر دیتے ہیں۔ اس مضمون میں، ہم مقناطیسی ستاروں کے پیچھے کی طبیعیات، ان کے مشاہداتی آثار، اور ان کے دھماکوں اور سطحی سرگرمیوں کو شکل دینے والے انتہائی عمل کا جائزہ لیتے ہیں۔

1. مقناطیسی ستاروں کی نوعیت اور تشکیل

1.1 نیوٹران ستارے کے طور پر پیدائش

ایک مقناطیسی ستارہ بنیادی طور پر ایک نیوٹران ستارہ ہے جو ایک کور-کولپس سپرنووا میں بنتا ہے جب ایک بڑے ستارے کا لوہے کا مرکز سکڑتا ہے۔ سکڑاؤ کے دوران، ستارے کے مرکز کے زاویائی حرکات اور مقناطیسی بہاؤ کا ایک حصہ غیر معمولی سطحوں تک دبایا جا سکتا ہے۔ جہاں عام نیوٹران ستارے 109–1012 گاؤس کے میدان دکھاتے ہیں، وہاں مقناطیسی ستارے اسے 1014–1015 گاؤس تک لے جاتے ہیں، ممکنہ طور پر اس سے بھی زیادہ [1]، [2]۔

1.2 ڈائنامو مفروضہ

مقناطیسی ستاروں میں انتہائی زیادہ میدان ممکنہ طور پر پروٹو-نیوٹران ستارے کے مرحلے میں ڈائنامو میکانزم کی وجہ سے ہوتے ہیں:

  1. تیز گردش: اگر نیا پیدا ہونے والا نیوٹران ستارہ ابتدائی طور پر ملی سیکنڈ کی مدت سے گھوم رہا ہو، تو کنوکشن اور مختلف گردش مقناطیسی میدان کو بہت زیادہ طاقتور بنا سکتے ہیں۔
  2. مختصر مدت کا ڈائنامو: یہ کنوکٹیو ڈائنامو زوال کے بعد چند سیکنڈ سے منٹوں تک کام کر سکتا ہے، جو مقناطیسی ستارے کے میدان کی بنیاد رکھتا ہے۔
  3. مقناطیسی بریکنگ: ہزاروں سالوں میں، مضبوط میدان ستارے کی گردش کو تیزی سے سست کر دیتے ہیں، جس سے گردش کی مدت عام ریڈیو پلسارز سے کم ہو جاتی ہے [3]۔

ہر نیوٹران ستارہ مقناطیسی ستارہ نہیں بنتا—صرف وہی جن کی ابتدائی گردش اور مرکز کی حالتیں میدان کو اتنی زیادہ بڑھا سکتی ہیں۔

1.3 عمر اور نایابی

مقناطیسی ستارے اپنی انتہائی مقناطیسی حالت میں تقریباً 104–105 سال تک رہتے ہیں۔ جیسے جیسے ستارہ بوڑھا ہوتا ہے، مقناطیسی میدان کا زوال اندرونی حرارت اور دھماکوں کا باعث بن سکتا ہے۔ مشاہدات سے پتہ چلتا ہے کہ مقناطیسی ستارے نسبتاً نایاب ہیں، کہکشاں ملکی و قریبی کہکشاؤں میں صرف چند درجن تصدیق شدہ یا ممکنہ اشیاء موجود ہیں [4]۔

2. مقناطیسی میدان کی شدت اور اثرات

2.1 مقناطیسی میدان کے پیمانے

میگنیٹار کے میدان 1014 گاؤس سے زیادہ ہوتے ہیں، جبکہ عام نیوٹران ستاروں کے میدان 109–1012 گاؤس کے ہوتے ہیں۔ موازنہ کے طور پر، زمین کی سطح کا میدان تقریباً 0.5 گاؤس ہے، اور تجربہ گاہی مقناطیس شاذ و نادر ہی چند ہزار گاؤس سے تجاوز کرتے ہیں۔ اس طرح، میگنیٹارز کائنات میں سب سے مضبوط مستقل میدانوں کا ریکارڈ رکھتے ہیں۔

2.2 کوانٹم الیکٹروڈائنامکس اور فوٹون سپلٹنگ

میدان کی شدت ≳1013 گاؤس پر، کوانٹم الیکٹروڈائنامکس (QED) کے اثرات (جیسے ویکیوم بائیریفریجنس، فوٹون سپلٹنگ) اہم ہو جاتے ہیں۔ فوٹون سپلٹنگ اور پولرائزیشن میں تبدیلیاں میگنیٹار کے میگنیٹوسفیئر سے تابکاری کے فرار کے طریقے کو بدل سکتی ہیں، جو خاص طور پر ایکس رے اور گاما رے بینڈز میں طیفی خصوصیات کو پیچیدہ بناتی ہیں [5]۔

2.3 دباؤ اور ستارے کے زلزلے

شدید اندرونی اور کرسٹل مقناطیسی میدان نیوٹران ستارے کی کرسٹ کو دباؤ میں لا سکتے ہیں یہاں تک کہ وہ ٹوٹ جائے۔ ستارے کے زلزلے—کرسٹ کے اچانک ٹوٹنے—مقناطیسی میدانوں کو دوبارہ ترتیب دے سکتے ہیں، جو توانائی والے فوٹونز کے دھماکوں یا پھٹنے کا سبب بنتے ہیں۔ دباؤ کے اچانک خاتمے سے ستارے کی گردش میں معمولی اضافہ یا کمی بھی ہو سکتی ہے، جو اس کی گردش کی مدت میں قابل شناخت خلل چھوڑتی ہے۔

3. میگنیٹار کے مشاہداتی آثار

3.1 نرمی گاما ریپیٹرز (SGRs)

"میگنیٹار" کے اصطلاح کے بننے سے پہلے، کچھ نرمی گاما ریپیٹرز (SGRs) گاما رے یا ہارڈ ایکس رے کے وقفے وقفے سے پھٹنے کے لیے جانے جاتے تھے، جو بے قاعدہ وقفوں پر دہرائے جاتے تھے۔ ان کے دھماکے عام طور پر چند سیکنڈ کے ایک حصے سے لے کر چند سیکنڈ تک ہوتے ہیں، جن کی چوٹی کی روشنی معتدل ہوتی ہے۔ اب ہم SGRs کو خاموشی کی حالت میں میگنیٹار کے طور پر شناخت کرتے ہیں، جو کبھی کبھار ستارے کے زلزلے یا میدان کی دوبارہ ترتیب سے متاثر ہوتے ہیں [6]۔

3.2 غیر معمولی ایکس رے پلسارز (AXPs)

ایک اور قسم، غیر معمولی ایکس رے پلسارز (AXPs)، نیوٹران ستارے ہیں جن کی گردش کی مدت چند سیکنڈز ہوتی ہے لیکن ایکس رے کی روشنی اتنی زیادہ ہوتی ہے کہ اسے صرف گردش کی کمی سے نہیں سمجھایا جا سکتا۔ اضافی توانائی ممکنہ طور پر مقناطیسی میدان کے زوال سے آتی ہے، جو ایکس رے کی پیداوار کو طاقت دیتی ہے۔ بہت سے AXPs میں SGR کے واقعات کی یاد دلاتے دھماکے بھی دکھائی دیتے ہیں، جو مشترکہ میگنیٹار نوعیت کی تصدیق کرتے ہیں۔

3.3 بڑے دھماکے

Magnetars کبھی کبھار بڑے دھماکے خارج کرتے ہیں—انتہائی توانائی والے واقعات جن کی چوٹی کی روشنی عارضی طور پر 1046 ارگز فی سیکنڈ سے تجاوز کر سکتی ہے۔ مثالوں میں 1998 کا SGR 1900+14 سے بڑا دھماکہ اور 2004 کا SGR 1806–20 سے دھماکہ شامل ہیں، جس نے زمین کے آئنوسفیئر کو 50,000 نوری سال کی دوری سے متاثر کیا۔ ایسے دھماکوں میں اکثر ایک روشن ابتدائی چمک ہوتی ہے جس کے بعد ستارے کی گردش سے متاثر ایک دھڑک دار دم آتا ہے۔

3.4 گردش اور گلچز

پلساروں کی طرح، مقناطیسی ستارے اپنی گردش کی رفتار کی بنیاد پر دورانیہ وار دھڑکنیں دکھا سکتے ہیں، لیکن اوسطاً سست دورانیہ (~2–12 سیکنڈ) کے ساتھ۔ مقناطیسی میدان کی کمزوری گردش کو تیز رفتاری سے کم کرتی ہے—معمول کے پلساروں سے زیادہ تیزی سے۔ کبھی کبھار "گلچز" (گردش کی رفتار میں اچانک تبدیلیاں) کرسٹ کے دراڑوں کے بعد ہو سکتی ہیں۔ ان گردش کی تبدیلیوں کا مشاہدہ کرسٹ اور سپر فلوئڈ مرکز کے درمیان اندرونی حرکت کی پیمائش میں مدد دیتا ہے۔

4. مقناطیسی میدان کی کمزوری اور سرگرمی کے طریقہ کار

4.1 میدان کی کمزوری سے حرارت

مقناطیسی ستاروں میں انتہائی مضبوط میدان آہستہ آہستہ کمزور ہوتے ہیں، توانائی حرارت کی صورت میں خارج کرتے ہیں۔ یہ اندرونی حرارت سطحی درجہ حرارت کو لاکھوں کیلون تک برقرار رکھ سکتی ہے، جو عمر کے لحاظ سے عام ٹھنڈے نیوٹران ستاروں سے کہیں زیادہ ہے۔ ایسی حرارت مسلسل ایکس رے اخراج کو فروغ دیتی ہے۔

4.2 کرسٹل ہال ڈرفٹ اور ایمبی پولر پھیلاؤ

کرسٹ اور مرکز میں غیر خطی عمل—ہال ڈرفٹ (الیکٹران سیال بمقابلہ مقناطیسی میدان کے تعاملات) اور ایمبی پولر پھیلاؤ (چارج شدہ ذرات میدان کے ردعمل میں حرکت کرتے ہیں)—میدانوں کو 103–106 سال کے عرصے میں دوبارہ ترتیب دے سکتے ہیں، جو دھماکوں اور خاموش روشنی کو بڑھاتے ہیں [7]۔

4.3 ستارہ زلزلے اور مقناطیسی دوبارہ جڑنا

میدان کی تبدیلی سے پیدا ہونے والے دباؤ کرسٹ کو توڑ سکتے ہیں، اچانک توانائی خارج کرتے ہیں جو زلزلوں کی طرح ہوتی ہے—ستارہ زلزلے۔ یہ مقناطیسی فیلڈز کو دوبارہ ترتیب دے سکتا ہے، جس سے دوبارہ جڑنے کے واقعات یا بڑے پیمانے پر چمک پیدا ہوتی ہے۔ ماڈلز شمسی چمکوں سے مماثلت رکھتے ہیں لیکن کئی گنا زیادہ شدت کے ساتھ۔ چمک کے بعد آرام کرنے سے گردش کی رفتار میں تبدیلی یا مقناطیسی فیلڈ کے اخراج کے نمونوں میں فرق آ سکتا ہے۔

5. مقناطیسی ستارے کی ارتقا اور آخری مراحل

5.1 طویل مدتی مدھم ہونا

10 سے زیادہ5–106 سال، مقناطیسی ستارے ممکنہ طور پر زیادہ روایتی نیوٹران ستاروں میں تبدیل ہو جاتے ہیں جب میدان تقریباً 10 سے کمزور ہو جاتے ہیں12 گ۔ ستارے کے فعال ادوار (دھماکے، عظیم چمک) کم ہوتے جاتے ہیں۔ آخرکار، یہ ٹھنڈا ہو کر ایک کم روشنی والا "مردہ" پلسار بن جاتا ہے جس کا بقایا مقناطیسی میدان معمولی ہوتا ہے۔

5.2 جوڑی کے تعاملات؟

مقناطیسی ستارے جو جوڑوں میں ہوتے ہیں شاذ و نادر ہی دیکھے جاتے ہیں، لیکن کچھ موجود ہو سکتے ہیں۔ اگر ایک مقناطیسی ستارے کا قریبی ستارہ ساتھی ہو، تو مادے کی منتقلی اضافی دھماکوں یا گردش کی تبدیلی کا باعث بن سکتی ہے۔ تاہم، مشاہداتی تعصبات یا مقناطیسی ستاروں کی کم عمر کی وجہ سے ہم کم یا کوئی مقناطیسی جوڑے نہیں دیکھ پاتے۔

5.3 ممکنہ انضمام

اصولی طور پر، ایک میگنیٹار آخرکار کسی دوسرے نیوٹران اسٹار یا بائنری نظام میں بلیک ہول کے ساتھ ضم ہو سکتا ہے، جو کششی موجیں پیدا کرے اور ممکنہ طور پر ایک مختصر گاما رے دھماکہ بھی۔ ایسے واقعات توانائی کے لحاظ سے عام میگنیٹار فلیئرز کو پیچھے چھوڑ سکتے ہیں۔ مشاہداتی طور پر، یہ نظریاتی امکانات ہیں، لیکن مضبوط میدانوں والے ضم ہونے والے نیوٹران اسٹارز تباہ کن کائناتی تجربہ گاہیں ہو سکتے ہیں۔

6. فلکیات کے لیے مضمرات

6.1 گاما رے دھماکے

کچھ مختصر یا طویل گاما رے دھماکے میگنیٹارس سے چلائے جا سکتے ہیں جو کور-کولپس یا مرجر واقعات میں بنتے ہیں۔ تیزی سے گھومنے والے "ملی سیکنڈ میگنیٹارس" زبردست گردش توانائی خارج کر سکتے ہیں، جو GRB جیٹ کی تشکیل یا طاقت کا باعث بنتی ہے۔ کچھ GRBs میں آفٹرگلو پلیٹاؤز کے مشاہدات ایک نئے پیدا شدہ میگنیٹار سے اضافی توانائی کی فراہمی کے مطابق ہیں۔

6.2 الٹرا-لومینس ایکس رے ذرائع؟

ہائی-بی میدان شدید بہاؤ یا بیمنگ کو چلا سکتے ہیں، ممکنہ طور پر کچھ الٹرا-لومینس ایکس رے ذرائع (ULXs) کی وضاحت کرتے ہیں اگر ایک نیوٹران اسٹار پر میگنیٹارس جیسے میدانوں کے ساتھ ایکریشن ہو۔ ایسے نظام عام نیوٹران اسٹارز کے ایڈنگٹن روشنی سے تجاوز کر سکتے ہیں، خاص طور پر اگر جیومیٹری یا بیمنگ کا عمل ہو [8]۔

6.3 کثیف مادے اور QED کی جانچ

میگنیٹارس کی سطح کے قریب انتہائی حالات ہمیں مضبوط میدانوں میں QED کی جانچ کرنے دیتے ہیں۔ پولرائزیشن یا اسپیکٹرل لائنز کے مشاہدات ویکیوم بائیریفریجنس یا فوٹون سپلٹنگ ظاہر کر سکتے ہیں، ایسے مظاہر جو زمین پر آزمانا ممکن نہیں۔ یہ انتہائی کثیف حالات میں نیوکلیئر فزکس اور کوانٹم فیلڈ تھیوریز کو بہتر بنانے میں مدد دیتا ہے۔

7. مشاہداتی مہمات اور مستقبل کی تحقیق

  1. Swift اور NICER: ایکس رے اور گاما رے بینڈز میں میگنیٹارس کے دھماکوں کی نگرانی کرتے ہیں۔
  2. NuSTAR: دھماکوں یا دیو فلیئرز سے آنے والی سخت ایکس رے کے لیے حساس، میگنیٹارس کے اسپیکٹرا کی اعلی توانائی کی دم کو قید کرتا ہے۔
  3. ریڈیو تلاشیں: کچھ میگنیٹارس کبھی کبھار ریڈیو پلسیشنز دکھاتے ہیں، جو میگنیٹارس اور عام پلسار آبادیوں کے درمیان پل کا کام کرتے ہیں۔
  4. آپٹیکل/آئی آر: نایاب آپٹیکل یا آئی آر ہم منصب مدھم ہوتے ہیں، لیکن دھماکوں کے بعد جیٹس یا گرد و غبار کی دوبارہ تابکاری ظاہر کر سکتے ہیں۔

آنے والے یا منصوبہ بند دوربینیں—جیسے کہ یورپی ATHENA ایکس رے آبزرویٹری—گہرے مشاہدات کا وعدہ کرتی ہیں، کمزور میگنیٹارس کا مطالعہ کرتی ہیں یا دیو فلیئرز کے آغاز کو حقیقی وقت میں قید کرتی ہیں۔

8. نتیجہ

میگنیٹارس نیوٹران اسٹار فزکس کے انتہائی حدود پر کھڑے ہیں۔ ان کے ناقابل یقین مقناطیسی میدان—جو 1015 گاؤس تک پہنچتے ہیں—شدید دھماکوں، اسٹار کویکس، اور ناقابل روک گاما رے فلیئرز کو جنم دیتے ہیں۔ یہ بڑے ستاروں کے گرنے والے مرکزوں سے خاص حالات (تیز گردش، سازگار ڈائنامو عمل) کے تحت بنتے ہیں، میگنیٹارس مختصر عمر کے کائناتی مظاہر ہوتے ہیں، جو تقریباً 104–105 سال تک روشن رہتے ہیں اس سے پہلے کہ میدان کا زوال ان کی سرگرمی کو کم کر دے۔

مشاہداتی طور پر، soft gamma repeaters اور anomalous X-ray pulsars مختلف حالتوں میں میگنیٹارس کی نمائندگی کرتے ہیں، جو کبھی کبھار شاندار دیو ہیکل دھماکے چھوڑتے ہیں جنہیں زمین بھی محسوس کر سکتی ہے۔ ان اجسام کا مطالعہ ہمیں شدید میدانوں میں quantum electrodynamics، نیوکلیئر کثافتوں پر مادے کی ساخت، اور نیوٹرینو، کشش ثقل کی لہروں، اور برقی مقناطیسی دھماکوں کے عمل کے بارے میں روشنی دیتا ہے۔ جیسے جیسے ہم میدان کے زوال کے ماڈلز کو بہتر بناتے ہیں اور میگنیٹار کے دھماکوں کی نگرانی زیادہ جدید کثیر طول موج آلات کے ساتھ کرتے ہیں، میگنیٹارس فلکیات کے سب سے غیر معمولی گوشوں کو روشن کرتے رہیں گے—جہاں مادہ، میدان، اور بنیادی قوتیں حیرت انگیز حدوں پر ملتی ہیں۔

حوالہ جات اور مزید مطالعہ

  1. Duncan, R. C., & Thompson, C. (1992). "انتہائی مقناطیسی نیوٹران ستاروں کی تشکیل: گاما رے برسٹس کے لیے مضمرات۔" The Astrophysical Journal Letters, 392, L9–L13۔
  2. Thompson, C., & Duncan, R. C. (1995). "سوفٹ گاما ریپیٹرز بطور انتہائی مقناطیسی نیوٹران ستارے – اول۔ دھماکوں کے لیے تابکاری کا طریقہ۔" Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 275, 255–300۔
  3. Kouveliotou, C., et al. (1998). "سوفٹ گاما رے پیٹر SGR 1806-20 میں ایکس رے پلسار جس کا مقناطیسی میدان بہت زیادہ ہے۔" Nature, 393, 235–237۔
  4. Mereghetti, S. (2008). "کائناتی سب سے طاقتور مقناطیس: سوفٹ گاما رے پیٹرز اور غیر معمولی ایکس رے پلسارز۔" Astronomy & Astrophysics Review, 15, 225–287۔
  5. Harding, A. K., & Lai, D. (2006). "شدید مقناطیسی نیوٹران ستاروں کی طبیعیات۔" Reports on Progress in Physics, 69, 2631–2708۔
  6. Kaspi, V. M., & Beloborodov, A. M. (2017). "میگنیٹارس۔" Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 55, 261–301۔
  7. Pons, J. A., et al. (2009). "نیوٹران اسٹار کرسٹ میں مقناطیسی میدان کی ترقی۔" Physical Review Letters, 102, 191102۔
  8. Bachetti, M., et al. (2014). "ایک الٹرا لومنوس ایکس رے ماخذ جو ایک نیوٹران اسٹار کے ذریعے طاقتور ہے۔" Nature, 514, 202–204۔
  9. Woods, P. M., & Thompson, C. (2006). "سوفٹ گاما ریپیٹرز اور غیر معمولی ایکس رے پلسارز: میگنیٹار کے امیدوار۔" Compact Stellar X-ray Sources, کیمبرج یونیورسٹی پریس، 547–586۔

 

← پچھلا مضمون                    اگلا مضمون →

 

 

اوپر واپس جائیں

Back to blog