مُلَخَّصُ

فِي الأَنْظِمَةِ الكَوْكَبِيَّة الخارِجِيَّةِ، يُمْكِن أَنَّ يُؤَدِّي التَفاعُل بَيِّنَ النَجْمِ المَرْكَزِيِّ وَالكَوْكَب إِلَى حُدُوثِ الاِنْبِعاث الرادْيَوِيّ القُطْبِيّ (ARE)، بِسَبَبِ آلِيَّةِ مُذَبْذَب الإِلِكْترُون السيكلوتروني. تَجْعَل دَرَجَةِ الحَرارَةِ العالِيَةِ لِهٰذا الاِنْبِعاث مَرْئِيّا عَلَى مَسافات كَبِيرَةٍ، مِمّا يَفْتَح فُرَصاً جَدِيدَةٍ لِدِراسَةِ الكَواكِب الخارِجِيَّةِ وَالبَحْثِ عَن ظُرُوفٍ مُواتِيه لَتَطَوُّر الحَياةِ خارِجَ كَوْكَبِ الأَرْضِ، حَيْثُ تَعْمَل المَجالاتِ المَغْناطِيسِيَّة كَدِرْع يَحْمِي الحَياةِ ضِدَّ الجَسِيمات الخارِجِيَّةِ وَيُؤَثِّر عَلَى تَطَوُّرِ الغِلافِ الجَوِّيِّ الكَوْكَبِيّ.

فِي السَنَواتِ القَلِيلَةِ الماضِيَةِ، بَدَأْنا حَمْلَةٍ مُراقَبَةِ لِمُراقَبَةِ مَجْمُوعَةِ مِن النُجُومِ مِن النَوْعِ M القَرِيبَةِ المَعْرُوفَةِ بِأَنَّها تَسْتَضِيف كَواكِب لِلكَشْفِ عَن ARE. لَقَد راقَبَنا YZCeti بِاِسْتِخْدامِ تِلِسْكُوب Giant Metrewave Radio Telescope المُحْدَثِ (uGMRT) فِي النِطاقِ 4 (550–-900MHz) تِسْعِ مَرّاتٍ عَلَى مَدَى خَمْسَةِ أَشْهُرٍ. لَقَد اُكْتُشِفْنا الاِنْبِعاث الرادْيَوِيّ أَرْبَع مَرّاتٍ، اِثْنَتانِ مِنها بِدَرَجَةِ عالِيَةٍ مِن الاِسْتِقْطاب الدائِرِيِّ. بِالنَظَرِ إِلَى الاِعْتِباراتُ الإِحْصائِيَّةُ، نَسْتَبْعِد إِمْكانِيَّةَ الاِنْفِجارات بِسَبَبِ النَشاطِ المَغْناطِيسِيّ النَجْمِيّ. بَدَلاً مِن ذٰلِكَ، عِنْدَ طَيِّ الكُشُوفات عَلَى المَرْحَلَةِ المَدارِيَّة لِلكَوْكَب الأَقْرَبُ YZCetb، فَإِنَّها تَكُون فِي المَواقِعِ الَّتِي نَتَوَقَّع فِيها ARE بِسَبَبِ التَفاعُل النَجْمِ-الكَوْكَبِ (SPI) فِي نِظامِ دُونِ الفيني. بِدَرَجَةِ ثِقَةِ أَعْلَى مِن \(4.37\,\sigma\)، YZCet هُوَ أَوَّلِ نِظامِ خارِجَ المَجْمُوعَةِ الشَمْسِيَّةُ مُؤَكِّدٍ بِوُجُودِ SPI عِنْدَ الأَطْوال الموجيه الرادْيَوِيَّة. مِن خِلالَ نمذجه ARE، نُقَدِّر أَنَّ المَجالِ المَغْناطِيسِيّ لِلنَجْم يَبْلُغ حِوالِي 2.4kG وَنَجِد أَنَّ الكَوْكَبِ يَجِب أَنَّ يَمْتَلِك مغنطوسفير. الحَدِّ الأَدْنَى لِلمَجال المَغْناطِيسِيّ القُطْبِيّ لِلكَوْكَب هُوَ \(0.4\)G.

مُقَدِّمَةِ

يَعْتَقِد أَنَّ وُجُودِ المَغْناطِيسِيّات المُحِيطَةِ بِالكَواكِب الأَرْضِيَّة يَلْعَب دَوْراً هامّا فِي تَطَوُّرِ الغِلافِ الجَوِّيِّ لِلكَواكِب وَفِي تَطَوُّرِ الحَياةِ (Griessmeier2005, Griessmeier2016, Owen2014, McIntyre2019, Green2021). تَعْمَل المَجالاتِ المَغْناطِيسِيَّة كَدِرْع يَمْنَع وُصُولِ الجَسِيمات المُؤَيِّنَة وَالمُحْتَمَلَة الخُطُورَةِ إِلَى سَطْحِ الكَوْكَبِ (Shields2016, Garcia2017). هٰذا ما حَدَثَ لِلأَرْض، الَّتِي لَدَيها مَجالِ مَغْناطِيسِي، وَمِن بَيِّنَ الكَواكِب فِي المِنْطَقَةِ الصالِحَةِ لِلسَكَن فِي المَجْمُوعَةِ الشَمْسِيَّةُ، هِيَ الوَحِيدَةُ الَّتِي عُرِفَ أَنَّ الحَياةِ قَد ظَهَرَت فِيها.

مِن ناحِيَةٍ أُخْرَى، قَد تَضْغَط الاِنْفِجارات الشَمْسِيَّةُ الشَدِيدَةِ وَاِنْبِعاثات الكُتْلَةِ الإِكْلِيلِيَّة الكَوْكَبِيَّة مَغْناطِيسِيّه الكَوْكَبِ مِمّا يُؤَدِّي إِلَى فَتْحِ الأَكْواب القُطْبِيَّة وَتَوْفِيرِ طَرِيقِ حُرٌّ لِلجَسِيمات الطاقِيَة لِتَتَرَسَّب فِي الغِلافِ الجَوِّيِّ (Airapetian2015, Airapetian2017)، مِمّا يُنْتِج عَنهُ تَثْبِيتُ لِلجُزَيْئات، مِثْلَ النِيترُوجِين وَثانِي أُكْسِيد الكَرْبُون وَ، رُبَّما، مُكَوِّناتِ لَتَطَوُّر الحَياةِ. قَد يَكُون هٰذا قَد حَدَثَ فِي غِلاف الأَرْضِ الشابُّ (Airapetian2016). فِي هٰذا السِياقِ، تَلْعَب كُلِّ مِن المَغْناطِيسِيّات الكَوْكَبِيَّة وَالنَشاطُ النَجْمِيّ، مَعَ زِيادَةِ الإِشْعاع المُؤَيِّن (الأَشِعَّة فَوْقَ البَنَفْسَجِيَّة، الأَشِعَّة السينيه) (Lammer2012, Vidotto2022)، أَدْواراً هامَّةً فِي خَلْقُ بِيئَةُ مُواتِيه لَتَطَوُّر الحَياةِ. بِالإِضافَةِ إِلَى ذٰلِكَ، يُوَفِّر وُجُودِ مَجالِ مَغْناطِيسِي فِي الكَواكِب الفُرْصَةِ لَاِسْتِنْتاج خَصائِصِ هامَّةً لدواخلها كَمُؤَشَّر عَلَى الدِينامُو الداخِلِيِّ (Lazio2019).

تَحْلِيلِ المُلاحَظاتِ عِنْدَ أَطْوال موجيه رادْيَوِيّه، وَالَّتِي تَكُون حَسّاسَةٍ لِلاِنْفِجارات، وَإِطْلاقُ الطاقَةِ المُرْتَبِطَةِ وَتَسْرِيعِ الجَسِيمات، مُهِمٌّ لِاِسْتِكْشافِ الفَضاءِ بَيِّنَ الكَواكِب فِي أَنْظِمَةِ كَوْكَبَيْهِ أُخْرَى غَيْرِ المَجْمُوعَةِ الشَمْسِيَّةُ.

حَتَّى الآنَ، تَمَّ العُثُورِ عَلَى العَدِيدَ مِن الكَواكِب حَوْلَ الأَقْزام الحَمْراءِ وَالأَقْزام فائِقه البُرُودَةِ، وَالَّتِي تُشَكِّل النُجُومِ الأَكْثَرَ شُيُوعاً فِي مجرتنا وَهِيَ الأَغْلَبِيَّة مِن النُجُومِ القَرِيبَةِ. تَمْتَلِك هٰذِهِ النُجُومِ ظُرُوفاً مُناسَبَةِ طَوِيلَةٍ الأَمَدِ لَتَطَوُّر الحَياةِ فِي أَنْظِمَتها الكَوْكَبِيَّة. تَمَّ اِكْتِشافِ كَواكِب بِحَجْمِ الأَرْضِ، بِعَضُّها فِي مِنْطَقَةِ الصَلاحِيَّة لِلسَكَن، تَدُور حَوْلَ نُجُومِ بارِدَةٍ، كَما فِي حالَةِ نَجْم ترابيست-١ (Gillon2016, Gillon2017)، بروكسيما سَنَتَوَرَّى (Anglada-Escude2016) وَنَجْم تيغاردن (Zechmeister2019).

الشَفَق هُوَ مَظْهَرِ هامٍّ لَتَفاعُل النَجْمِ-الكَوْكَبِ فِي جَمِيعِ الكَواكِب المُمَغْنَطَة فِي المَجْمُوعَةِ الشَمْسِيَّةُ، يَتِمّ اِكْتِشافه كَاِنْبِعاث خُطَى فِي الأَطْياف البَصَرِيَّةِ، الأَشِعَّة فَوْقَ البَنَفْسَجِيَّة وَالأَشِعَّة السينيه. تُنْتِج هٰذِهِ الاِنْبِعاثات بِسَبَبِ تَرْسِيب الجَسِيمات الشَحْنَةِ الطاقِيَة لِلرِياح الشَمْسِيَّةُ فِي غِلاف الكَوْكَبِ الجَوِّيِّ حَوْلَ الأَغْطِيَة المَغْناطِيسِيَّة القُطْبِيَّة. عِلاوَةً عَلَى ذٰلِكَ، تُؤَدِّي التَفاعُلات المَغْناطِيسِيَّة مَعَ الأَقْمارِ فِي مَدارِ قَرِيبٍ، كَما فِي حالَةِ المُشْتَرِي وَأَقْماره الجاليليه، إِلَى تَسْرِيعُ الجَسِيمات الَّذِي يُسَبِّب الشَفَق فِي الأَغْطِيَة القُطْبِيَّة لِلكَوْكَب العِمْلاقِ. فِي أَطْوال موجيه رادْيَوِيّه، تُظْهِر اِنْفِجاراتٌ شَدِيدَةٍ التَوْجِيهِ، قَوِيَّةٍ الاِسْتِقْطاب. يَبْدُو أَنَّها تُنْشَأ مِن مِنْطَقَةِ حَلَقِيّه فَوْقَ الأَقْطابِ المَغْناطِيسِيَّة، المُرْتَبِطَةِ بِالشَفَق فِي غِلاف المُشْتَرِي الجَوِّيِّ (Zarka1998). يُفَسِّر هٰذا مِن حَيْثُ اِنْبِعاث مَآزِر دَوَران الإِلِكْترُون السيكلوتروني الَّذِي يَنْشَأ فِي تَجاوِيف الشَفَق المَغْناطِيسِيّ، وَيُسَمَّى اِنْبِعاث الرادِيُو الشَفَقِيّ.

الاِنْبِعاثات الرادْيَوِيَّة القُطْبِيَّة

تُعْتَبَر آلِيَّةِ الاِنْبِعاث المُتَماسِك ECME آلِيَّةِ اِنْبِعاث بِسَبَبِ الرَنِين الدَوَرانِيّ لِمَجْمُوعَةِ غَيْرِ مُتَماثِله مِن الإِلِكْترُونات فِي فَضاءِ السُرْعَةِ. يُمْكِن أَنَّ يَحْدُث هٰذا عِنْدَما تَتَقارَب الإِلِكْترُونات نَحْوَ جِسْمَ مَرْكَزِيٍّ، تَتْبَع أَنابِيبِ التَدَفُّقِ المَغْناطِيسِيّ، وَيَتِمّ عَكَسَها بِواسِطَةِ المَرايا المَغْناطِيسِيَّة. بِما أَنَّ الإِلِكْترُونات ذاتِ الزَوايا الميليه الصَغِيرَةِ تَخْتَرِق بِعُمْقِ أَكْبَرَ، فَإِنَّها تَتَرَسَّب فِي جُو الجِسْمِ المَرْكَزِيِّ، مِمّا يُسَبِّب الشَفَق بِالأَشِعَّة فَوْقَ البَنَفْسَجِيَّة وَالبَصَرِيَّة. هٰذا يُؤَدِّي إِلَى اِنْعِدامِ التَماثُلِ فِي السُكّانِ الإِلِكْترُونِيَّيْنِ المُنْعَكِسَيْنِ، أَيّ اِنْقِلابٍ السُكّانِ فِي فَضاءِ السُرْعَةِ، مِمّا يُؤَدِّي إِلَى اِنْبِعاث المَآزِر. هٰذا يُعَزِّز الوَضْعِ المَغْنَطِيسِيّ الاِسْتِثْنائِيِّ، مِمّا يُنْتِج عَنهُ إِشْعاع مستقطب دائِرِيّا بِنِسْبَةِ تَقارُبٍ 100% عِنْدَ تَرَدُّداتٍ قَرِيبَةٌ مِن الهارمونيات الأُولَى لِتَرْدُد الدَوْرانِ المَحَلِّيِّ (\(\nu_{\mathrm B}=2.8 B\) ميغاهرتز، مَعَ \(B\) بالغاوس). مَحَلِّيّاً، يَتِمّ تَوْجِيهِ الإِشْعاع المُضَخِّم فِي مَخْرُوط رَقِيق مُجَوَّف، مِحْوَره مُماسِّي لَخَطّ المَجالِ المَغْناطِيسِيّ المَحَلِّيِّ (نَمُوذَجَ المَخْرُوط المُجَوَّف) (MelroseDulk1982).

يُلاحِظ الاِنْبِعاث الرادْيَوِيّ القُطْبِيّ أَيْضاً فِي النُجُومِ الفَرْدِيَّةِ، مِثْلَ النُجُومِ الكِيمِيائِيَّةِ المَغْناطِيسِيَّة الساخِنَةِ الغَرِيبَةِ (mCP) (Trigilio2000, Das2022, Leto2020)، وَفِي العَدِيدَ مِن النُجُومِ ذاتِ الكُتْلَةِ المُنْخَفِضَة جِدّاً وَالأَقْزام البارِدَةِ جِدّاً (UCDs)، بِأَنْواع طَيْفِيّه تَتَراوَح مِن M8 إِلَى T6.5 (Berger2009, Hallinan2007, Route2012, Lynch2015). عَلَى الرَغْمِ مِن أَنَّها تَقَع فِي مَناطِقِ مُخْتَلِفَةٍ جِدّاً مِن مُخَطَّطٍ هرتزسبرونغ-راسَلَ (HR)، إِلّا أَنَّ لِهٰذِهِ النُجُومِ خاصَّيْهِ مُشْتَرَكَةٍ: مَجالِ مَغْناطِيسِي قَوِيٍّ، يُهَيْمِن عَلَيهِ المُكَوَّنِ الثُنائِيِّ القُطْبُ، مائِل بِالنِسْبَةِ لَمِحْوَر دَوَران النَجْمِ. فِي نُجُومِ mCP، حَيْثُ يَعْرِف التوبولوجيا المَغْناطِيسِيَّة، نُلاحِظ نَبْضَتَيْنِ فِي مَرْحَلَتَيْنِ دَوَرانِيَّتَيْنِ، قَرِيبَتَيْنِ مِن اللَحَظاتِ الَّتِي يَكُون فِيها مِحْوَرِ الثُنائِيِّ القُطْبُ فِي مُسْتَوَى السَماءِ. مَعَ دَوَران النَجْمِ، يُنْتِج ECME تَأْثِيرِ مَنارَةً، مُشابِهٍ لِلنُجُوم النابِضَة. يُلاحِظ نَفْسِ السُلُوكِ فِي بِعَضِّ الأَقْزام البارِدَةِ جِدّاً (Hallinan2007). فِي كَواكِب نِظامِنا الشَمْسِيّ، يَكُون مَوْقِعِ أَصْلِ ECME، كَما فِي حالَةِ الإِشْعاع الكيلومتري القُطْبِيّ لِلأَرْض (Mutel2008)، هُوَ نَفْسِهِ المُسْتَمَدّ مِن مُلاحَظاتٍ النُجُومِ، أَيّ عَلَى اِرْتِفاعِ حِوالِي 0.1-2 نِصْفِ قَطَرِ نَجْمَيْ فَوْقَ القُطْبَيْنِ، مُماسّاً لَحَلَقات دائِرَيْهِ ثابِتَةٍ B. هٰذا يَتَوافَق مَعَ (نَمُوذَجَ التَوْجِيهِ المُسْتَوَى) (Trigilio2011). يُمْكِن أَنَّ يَحْدُث هٰذا النَمَطِ مِن الاِنْبِعاث عِنْدَما يَنْشَأ فِي جَمِيعِ نِقاطٍ الحَلْقَةِ الدائِرِيَّةِ، كُلِّ مِنها بِنَمَطِ مَخْرُوط مُجَوَّف، وَالاِنْبِعاث الكُلِّيِّ هُوَ مَجْمُوعُ الاِنْبِعاث مِن كُلِّ حَلْقَةِ؛ فِي الاِتِّجاهِ المماسي يَتِمّ تَكْثِيفِ الإِشْعاع. عَلَى العَكْسِ مِن ذٰلِكَ، يَبْدُو (نَمُوذَجَ المَخْرُوط المُجَوَّف) أَكْثَرَ مُلاءَمَةِ عِنْدَما يَعْمَل المَآزِر فَقَط فِي جُزْء صَغِيرٍ مِن الحَلْقَةِ الدائِرِيَّةِ، المُقابِلِ لَأُنْبُوب التَدَفُّقِ الَّذِي يَرْبِط الكَوْكَبِ، وَنَمَط الاِنْبِعاث هُوَ المَخْرُوط الطَبِيعِيِّ المُجَوَّف. يُفَسِّر هٰذا النَمَطِ الاِنْبِعاث الرادْيَوِيّ القُطْبِيّ فِي مُعْظَمَ كَواكِب نِظامِنا الشَمْسِيّ وَيَسْتَدْعِي لِتَفْسِيرِ الاِنْبِعاث الرادْيَوِيّ الناشِئِ مِن الكَواكِب الخارِجِيَّةِ. وَمَعَ ذٰلِكَ، بِالنِسْبَةِ لَكَلَآ النَمُوذَجَيْنِ، مِن المُتَوَقَّعِ أَنَّ يُظْهِر الاِنْبِعاث الرادْيَوِيّ القُطْبِيّ فِي مَوْقِعِ مَدارَيَّ مُتَماثِل لِلكَوْكَب بِالنِسْبَةِ لَخَطّ الرُؤْيَةِ.

هُناكَ نَوْعانِ مِن الاِنْبِعاث الرادْيَوِيّ القُطْبِيّ بِسَبَبِ التَفاعُل بَيِّنَ شَمْسنا وَالكَواكِب، وَيَعْتَقِد أَنَّها تَعْمَل أَيْضاً فِي الأَنْظِمَةِ الكَوْكَبِيَّة الخارِجِيَّةِ. الأَوَّلِ بِسَبَبِ ضَغْطِ الرِياحِ النَجْمِيَّة عَلَى المَغْنَطِيسِيَّة لِلكَوْكَب. فِي هٰذِهِ الحالَةِ، يَتَناسَب تَرَدَّدَ ECME مَعَ قُوَّةٍ المَجالِ المَغْناطِيسِيّ لِلكَوْكَب (\(B_\mathrm{planet}\))، حَيْثُ يُوَفِّر أَيّ اِكْتِشافِ لِلاِنْبِعاث الرادْيَوِيّ القُطْبِيّ قِياساً مُباشِراً. وَمَعَ ذٰلِكَ، نَظَراً لِأَنَّ \(B_\mathrm{planet}\) مِن المُتَوَقَّعِ أَنَّ يَكُون بِضْعَةِ غاوسات، فَمِن المُتَوَقَّعِ أَنَّ يَقَع تَرَدَّدَ المَآزِر عِنْدَ حافَةِ، أَو أَدَّنِي، حُدُودِ الغِلافِ الايوني لَنافِذَة الرادِيُو. فِي الواقِعِ، البَحْثِ عَن هٰذا الاِنْبِعاث يُعْطِي نَتائِجِ سَلْبِيَّةٍ بِشَكْلٍ أَساسِيٌّ (Bastian2000, Ryabov2004, Hallinan2007, Lecavelier2013, Sirothia2014).

النَوْعِ الثانِي بِسَبَبِ تَفاعُلِ الكَوْكَبِ المَدارِي مَعَ المَغْنَطِيسِيَّة لِلنَجْم الأُمُّ. هٰذِهِ الحالَةِ مُماثِلَةٍ لِنِظامِ المُشْتَرِي وَأَقْماره. فِي الوَقْتِ الحالِيَّ، هُناكَ بِعَضِّ الكُشُوفات المُحْتَمَلَةِ لِهٰذا النَوْعِ مِن الاِنْبِعاث الرادْيَوِيّ القُطْبِيّ. تَمَّ تَفْسِيرٍ السِمات المُلاحَظَةُ فِي نِطاقِ الزَمَنِ وَالتَرَدُّد لِلاِنْبِعاث الرادْيَوِيّ النَجْمِيّ مِن النَجْمِ مِن النَوْعِ M8.5، TVLM513-46546 (Hallinan2007, Lynch2015)، عَلَى أَنَّها تَوْقِيعِ لِجِسْمِ خارِجِيٍّ يَدُور حَوْلَ هٰذا القَزَم البارِدِ جِدّاً. تَدْعَم هٰذِهِ الإِمْكانِيَّة نَمُوذَجاً طَوَّرَهُ (Leto2017). (Vedantham2020) اِدَّعَى اِكْتِشافِ الاِنْبِعاث الرادْيَوِيّ القُطْبِيّ مِن GJ1151، نَجْم مِن النَوْعِ M4.5V عَلَى بُعْدَ 8.04pc، مِن خِلالَ مُقارَنَةً مُلاحَظَتَيْنِ أُجْرِيَتا خِلالَ مَسْحٍ السَماءِ بِتِلِسْكُوب LOFAR ذُو المِتْرَيْنِ (LoTSS, (Tasse2021)). لَقَد اِكْتَشَفُوا الاِسْتِقْطاب Stokes V فِي إِحْدَى الفَتَراتِ، مِمّا يُشِير إِلَى تَفاعُلِ مُحْتَمَلٍ بَيِّنَ النَجْمِ وَكَوْكَب اِفْتِراضِيٌّ فِي مَدارِ قَرِيبٍ. بِالفِعْلِ، (Mahadevan2021) يَبْلُغ عَن إِمْكانِيَّةَ وُجُودِ كَوْكَبِ بِمَدار يَوْمَيْنِ، وَلٰكِن (Perger2021) اِسْتَبْعَدَ هٰذِهِ الفَرْضِيَّة بِقِياسات دَقِيقَةً لِلسُرْعَةِ الشُعاعِيَّة. بِالمِثْلِ، (Davis2021) يَبْلُغ عَن اِكْتِشافِ مُحْتَمَلٍ لِلاِنْبِعاث الرادْيَوِيّ القُطْبِيّ فِي النَجْمِ dMe6، WXUMa، مِن خِلالَ مُقارَنَةً ثَلاثِ مُلاحَظاتٍ مِن مَسْحٍ LoTSS. وَمَعَ ذٰلِكَ، لا تُثْبِت أَيّ مِن هٰذِهِ المُلاحَظاتِ أَنَّ هٰذا ECME ناتِجٌ عَن SPI، حَيْثُ لَم يَتِمّ العُثُورِ عَلَى كَواكِب حَوْلَ هٰذِهِ النُجُومِ. الطَرِيقَةِ الناجِحَةِ الوَحِيدَةُ لِرَبْطِ ECME ب SPI هِيَ مُراقَبَةِ النُجُومِ الَّتِي تَمَّ تَأْكِيدِ وُجُودِ كَواكِب حَوْلَها وَالَّتِي تَعْرِف مُعَلِّماتها المَدارِيَّة، بَحْثاً عَن تَرابَطَ أَيّ ECME مُكْتَشِف مَعَ الطَوْر المَدارِي أَو مَعَ دَوْرِيَّةٍ فِي الاِنْبِعاث الرادْيَوِيّ تَخْتَلِف عَن مُعَدَّلِ دَوَران النَجْمِ. تَمَّت مُحاوَلَةٍ ذٰلِكَ مِن قِبَلَ (Trigilio2018) الَّذِينَ راقَبُوا \(\alpha\)CenB بِهَدَفِ اِكْتِشافِ الاِنْبِعاث الرادْيَوِيّ القُطْبِيّ مِن \(\alpha\)CenBb، (Dumusque2012). وَمَعَ ذٰلِكَ، لَم يَتِمّ الإِبْلاغ عَن أَيّ اِكْتِشافِ؛ عِلاوَةً عَلَى ذٰلِكَ، فِي هٰذِهِ الحالَةِ تَمَّ اِسْتِبْعادِ وُجُودِ كَوْكَبِ (Rajpaul2016). الحالَةِ الأَكْثَرَ وُضُوحاً لِلاِنْبِعاث الرادْيَوِيّ القُطْبِيّ مِن SPI هِيَ تِلْكَ الخاصَّةِ بِنِظامِ ProximaCen - ProximaCenb، الَّذِي تَمَّت مُراقَبَته بِواسِطَةِ (Perez-Torres2021) فِي نِطاقِ 1-3 غيغاهرتز بِاِسْتِخْدامِ مَصْفُوفه التِلِسْكُوب الأُسْتُرالِيّ المُدْمَج (ATCA) فِي عامَ 2017 لِمُدَّةِ 17 يَوْماً مُتَتالِياً (تُغَطِّي حِوالِي 1.6 مِن الفَتَراتِ المَدارِيَّة). لَقَد اِكْتَشَفُوا إِشْعاعاً رادْيَوِيّا مستقطبا دائِرِيّا عِنْدَ 1.6 غيغاهرتز فِي مُعْظَمَ الفَتَراتِ، تَرَدَّدا يَتَوافَق مَعَ التَرَدُّدِ المُتَوَقَّعِ لِتَرْدُد الإِلِكْترُون الدَوَرانِيّ لَشِدَّة المَجالِ المَغْناطِيسِيّ المَعْرُوفُ لِلنَجْم البالِغِ حِوالِي 600 غاوس (Reiners2008). اِسْتِناداً إِلَى سُلُوكِ مَنَحَنِي الضَوْء ATCA عِنْدَ 1.6 غيغاهرتز، الَّذِي أَظْهَرَ نَمَطِ إِشْعاع مستقطب دائِرِيّا بِقُوَّةٍ يَتَرابَط مَعَ الفَتْرَةِ المَدارِيَّة لِلكَوْكَب Proxima b، وَجَدَ (Perez-Torres2021) دَلِيلاً عَلَى الاِنْبِعاث الرادْيَوِيّ القُطْبِيّ الناشِئِ مِن التَفاعُل بَيِّنَ الكَوْكَبِ Proxima b وَنَجْمه المُضِيفُ Proxima.

بِهَدَفِ البَحْثِ عَن كُشُوفات قَوِيَّةٍ إِضافِيَّةً لِلاِنْبِعاث الرادْيَوِيّ القُطْبِيّ بِسَبَبِ SPI، بَدَأْنا حَمْلَةٍ مُراقَبَةِ بِاِسْتِخْدامِ عِدَّةٍ مَقايِيسِ تَداخُلٌ رادْيَوِيّه. الأَهْدافِ هِيَ الأَنْظِمَةِ الكَوْكَبِيَّة ال

نَتائِجِ الحَمْلَةِ

فِي هٰذِهِ الرِسالَةَ، نُقَدِّم نَتائِجِ إِحْدَى هٰذِهِ الحَمَلاتِ، الَّتِي أُجْرِيَت بِاِسْتِخْدامِ uGMRT، وَالَّتِي أَسْفَرَت عَن اِكْتِشافِ إِشْعاع رادْيَوِيّ مستقطب بِشَكْلٍ كَبِيرٍ مِن YZCeti، وَهُوَ متوافق مَعَ الاِنْبِعاث الرادْيَوِيّ الاِسْتِثْنائِيِّ بِسَبَبِ التَفاعُل النَجْمِيّ الكَوْكَبِيّ بَيِّنَ الكَوْكَبِ YZCeti b وَنَجْمه المُضِيفُ.

نَجْم يز سِيتِي

نَجْم يز سِيتِي (GJ 54.1, 2MASS J01123052-1659570) هُوَ مِن نَوْعٍ M4.5V بِكُتَله \(M_\ast=0.14\,M_\odot\) وَنِصْفِ قَطَرِ \(R_\ast=0.157\,R_\odot\) (Stock2020)، وَيُبْعِد مَسافَةِ 3.71 pc (Gaia2018)، وَيَسْتَضِيف نِظاماً كَوْكَبِيّا مَضْغُوطا لِلغايَةِ. حَتَّى الآنَ، تَمَّ اِكْتِشافِ ثَلاثَةِ كَواكِب بِحَجْمِ الأَرْضِ بِاِسْتِخْدامِ طَرِيقَةِ السُرْعَةِ الشُعاعِيَّة (RV) (Astudillo-Defru2017)، وَهِيَ يز سِيتِي ب، ج، د بِفَتَرات مَدارَيْهِ \(P_\mathrm{orb}=2.02,3.06,4.66\) أَيّامٍ وَمَحاوِر نِصْفِ رَئِيسِيَّةٍ \(r_\mathrm{orb}=0.016, 0.022, 0.028\) au عَلَى التَوالِي (Stock2020)، ما يُعادِل \(21.9, 30.1, 38.3\, R_\ast\). لَم يَتِمّ مُلاحَظَةُ أَيّ عُبُورِ كَوْكَبَيَّ لِنِظامِ يز سِيتِي. لِهٰذا السَبَبِ، لَم يَتِمّ قِياسُ إِنْصاف أَقْطارِ الكَواكِب، وَلٰكِن هُناكَ تَقْدِيرٍ لِ \(R_\mathrm{b}=0.93\)، \(R_\mathrm{c}=1.05\) وَ \(R_\mathrm{d}=1.04\,R_\oplus\) اِسْتِناداً إِلَى عَلاقَةَ كُتْلَةِ-نِصْفِ قَطَرِ نِصْفِ تَجْرِيبِيَّةٍ (Stock2020).  
يُصَنِّف نَجْم يز سِيتِي كَنَجْم مِن النَوْعِ M مُنْتَصَفِ وَكَمُتَغَيِّر اِنْفِجارِي. النُجُومِ مِن هٰذا النَوْعِ الطَيْفِيّ تَمِيل إِلَى اِمْتِلاكِ توبولوجيات مَجالِ ثُنائِيٍّ القُطْبُ مِحْوَرِيٌّ قَوِيٍّ، بِقُوَّةٍ كيلوغاوس (Kochukhov2017). يز سِيتِي هُوَ دُوارٌ بَطِيء، بِفَتْرَةِ دَوَران \(P_\mathrm{rot}=68\) أَيّامٍ (Stock2020) وَعُمَر 3.8Gyr (Engle2017) وَمِن مُؤَشِّرُ النَشاطِ القائِمِ عَلَى خُطُوطِ الأَشِعَّة فَوْقَ البَنَفْسَجِيَّة CaII H&K، \(\log R^{'}_\mathrm{HK}=-4.87\) نَسْتَنْتِج أَنَّ لَدَيهِ مُسْتَوَى نَشاطِ مُنْخَفِضٌ (Henry1996).

تَمَّ تَحْدِيدِ السُطُوع الإِكْلِيلِيّ بِالأَشِعَّة السينيه مِن قِياسَيْنِ لِ ROSAT بِأَنَّهُ Lx\(\approx 10^{27.1}\,\mathrm{erg\,s^{-1}}\) مُشابِهٍ لِلقِيمَةِ الشَمْسِيَّةُ (Lx\(_\odot \approx 10^{26.8}-10^{27.3}\,\mathrm{erg\,s^{-1}}\), Judge2003). مِن عَلاقَةَ جوديل بِنَزّ (Guedel1993)، الَّتِي تَرْبِط بَيِّنَ السُطُوع الطَيْفِيّ السيني وَالرادْيَوِيّ فِي النُجُومِ (Lx\(\approx\)Lr,\(_\nu\times10^{15.5}\))، يُمْكِننا تَقْدِيرٍ السُطُوع الرادْيَوِيّ الأَساسِيُّ لَنَجْم يز سِيتِي (Lr\(\approx10^{11.6}\,\mathrm{erg\,s^{-1}Hz^{-1}}\)) وَبِاِفْتِراض مَسافَةِ 3.71pc، كَثافَةُ تَدَفُّقِ رادْيَوِيّ أَساسِيَّةٍ تَبْلُغ \(S_\nu\approx 25\,\mu\)Jy. تَمَّت مُلاحَظَةُ يز سِيتِي عِدَّةٍ مَرّاتٍ فِي أَطْوال موجيه رادْيَوِيّه، مِن 843 إِلَى 4880MHz (Wendker1995, McLean2012)، وَلٰكِن لَم يَتِمّ اِكْتِشافه أَبْدَأ.
يُؤَكِّد (Vidotto2019) أَنَّ يز سِيتِي ب قَد يُعْطِي إِشْعاعات رادْيَوِيّه قابِلَةٍ لِلكَشْفِ، بِسَبَبِ تَفاعُلِ الرِياحِ النَجْمِيَّة مَعَ المَغْناطِيسِيَّة الكَوْكَبِيَّة، وَلٰكِن عِنْدَ تَرَدُّداتٍ MHz. مُؤَخَّراً¹، (Pineda2023)، لاحَظُوا يز سِيتِي بِاِسْتِخْدامِ VLA عِنْدَ 2-4GHz فِي خَمْسَةِ أَيّامٍ، مِن نُوفِمْبِر 2019 إِلَى فِبْرايِر 2020. تَمَّ اِكْتِشافِ انفجارين مُتَماسِكَيْنِ بِدَرَجَةِ عالِيَةٍ مِن الاِسْتِقْطاب الدائِرِيِّ، ونمذجه نَتائِجهم عَلَى أَنَّها بِسَبَبِ ARE مِن SPI، وَلٰكِن دُونِ اِسْتِبْعادِ إِمْكانِيَّةَ الاِنْفِجارات بِسَبَبِ النَشاطِ المَغْناطِيسِيّ النَجْمِيّ.

المُلاحَظاتِ وَتَقْلِيل البَياناتِ

لَقَد قُمْنا بِمُراقَبَةِ YZCet بِاِسْتِخْدامِ تِلِسْكُوب Giant Metrewave Radio المُحْدَثِ (uGMRT) (Gupta2017) فِي النِطاقِ 4 (550–900MHz)، بِاِسْتِخْدامِ 3C48 (J0137+331) كَمِعْيارٍ لِلسَعَة وَتَصْحِيحِ النِطاقِ وَJ0116-208، الَّذِي يَبْعُد حِوالِي 4\(^{\circ}\) عَن الهَدَفَ، كَمِعْيارٍ لِلطَوْر. تَمَّت مُراقَبَةِ YZCet تِسْعِ مَرّاتٍ مِن مايُو إِلَى سِبْتَمْبِر 2022، بِالاِشْتِراكِ مَعَ المعايرين. يَتِمّ تَقْدِيمِ سِجِلّاتِ المُلاحَظاتِ فِي الجَدْوَلُ[tab:observations]. لا تُوجَد دَوْرِيَّةٍ مُعَيَّنَةٍ فِي أَيّامٍ المُلاحَظاتِ، وَالَّتِي تَوَزَّعَت بِشَكْلٍ عَشْوائِيٍّ بِشَكْلٍ أَساسِيٌّ.
تَمَّ وَضْعِ عَلاماتِ عَلَى البَياناتِ وَمُعايَرَتها وَرَسْمها بِاِسْتِخْدامِ تَطْبِيقات البَرْمَجِيّات الفَلَكِيَّة الشائِعَةُ (CASA) (McMullin2007). اُسْتُخْدِمْنا خَطِّ أَنابِيبِ مَبْنِيٌّ عَلَى Python تَمَّ تَطْوِيرُهُ لِلتَصْوِير المُسْتَمِرِّ فِي CASA لَمُلاحَظات مَصادِرُ النُقْطَةِ بِاِسْتِخْدامِ uGMRT (Biswas et al., in prep.). تُسْتَخْدَم البَرامِجِ المُهِمَّةِ ‘flagdata’ وخوارزميه العِلْمِ التِلْقائِيّ ‘tfcrop’ لِإِزالَةِ تَداخُلٌ التَرَدُّدات الرادْيَوِيَّة (RFI). تَمَّ التَعامُلِ مَعَ الخُطُوطِ الأَساسِيَّةِ المَرْكَزِيَّةِ بِحِذْرٍ إِضافِيٍّ لِتَحْسِينِ جُودَة البَياناتِ. تَمَّ إِجْراءِ عَمَلِيَّةِ المُعايَرَة فِي عِدَّةٍ تكرارات مَعَ العِلْمِ المُحافِظُ لِتَقْلِيلِ كَمِّيَّةِ البَياناتِ المُعَلِّمَةُ. فِي الخَطْوَةِ الأُولَى، تَمَّ تَطْبِيقِ حُلُولٍ المُعايَرَة عَلَى مِعْيار الفلكس فَقَط، وَتَمَّ وَضْعِ عَلاماتِ عَلَى البَياناتِ المُعايَرَة بِاِسْتِخْدامِ خوارزميه أُخْرَى لِاِسْتِبْعادِ RFI تِلْقائِيّا ‘rflag’. عَلَى الرَغْمِ مِن أَنَّهُ فِي البِدايَةِ، تَمَّ أَخَذَ نِطاقِ أَوْسَعِ مِن البَياناتِ لِلتَحْلِيل وِفْقاً لَجُودَة البَياناتِ، بُعْدَ التَكْرارِ الأَوَّلِ، تَمَّ اِسْتِخْدامِ نِطاقِ نِهائِيِّ ثابِتٌ فَقَط 265 MHz. فِي التكرارات المُتَتالِيَةِ، تَمَّ تَطْبِيقِ حُلُولٍ المُعايَرَة الجَدِيدَةِ عَلَى المعايرين الطوريين وَالهَدَفُ، عَلَى التَوالِي. فِي كُلِّ خَطْوَةٍ، تَمَّ تَغْيِيرٍ الحَدِّ الأَدْنَى لَنِسْبَة الإِشارَةُ إِلَى الضَوْضاء لَخَطَوات المُعايَرَة وَمُعَلِّمات العِلْمِ. لَقَد حَسَّنَت هٰذِهِ الطَرِيقَةِ المُعايَرَة، مَعَ الحِفاظِ عَلَى نِسْبَةَ العِلْمِ مُنْخَفَضه قَدْرَ الإِمْكانِ. تَمَّ إِجْراءِ التوسيط فِي مَجالِ التَرَدُّدِ عَلَى البَياناتِ النِهائِيَّةِ لِلحُصُولِ عَلَى دِقَّةٍ طَيْفِيّه نِهائِيَّةٍ قَدْرُها 0.78 MHz. تَمَّ إِجْراءِ جَمِيعِ عَمَلِيّاتِ التَصْوِيرِ بِاِسْتِخْدامِ مُهِمَّةً CASA ‘tclean’، مَعَ مُزِيل التَحْلِيلِ ‘mtmfs’ (مُتَعَدِّدِ النطاقات مُتَعَدِّدِ التَرَدُّدات مَعَ إِسْقاطِ W, (Rau2011)). تَمَّ إِجْراءِ عِدَّةٍ جَوْلاتٍ مِن خَطَواتٍ المُعايَرَة الذاتِيَّةِ لِلطَوْر لِتَحْسِينِ نَتائِجِ التَصْوِيرِ بِاِسْتِخْدامِ مَهامِّ ‘gaincal’ وَ ‘tclean’. لِإِزالَةِ الشَوائِبِ البَصَرِيَّةِ القَوِيَّةِ الَّتِي أَنْشَأَتْها المَصادِرُ الساطِعَةُ بِالقُرْبِ مِن مَرْكَزِ الطَوْر، تَمَّت إِزالَةِ بِعَضِّ المَصادِرُ الساطِعَةُ القَرِيبَةِ مِن مُسْتَوَى الرُؤْيَةِ. تَمَّ ذٰلِكَ عَن طَرِيقِ طَرْحِ نَماذِجَ الرُؤْيَةِ المَرْئِيَّةِ لِتِلْكَ المَصادِرُ الساطِعَةُ القَرِيبَةِ المُقابَلَةِ بِاِسْتِخْدامِ المُهِمَّةِ ‘uvsub’. أَخِيراً، تَمَّ إِجْراءِ عِدَّةٍ جَوْلاتٍ مِن المُعايَرَة الذاتِيَّةِ لِلطَوْر فَقَط وَجَوْلَتَيْنِ مِن المُعايَرَة الذاتِيَّةِ لِلسَعَة وَالطَوْر (A & P) لِلحُصُولِ عَلَى الصُورَةِ الرادْيَوِيَّة النِهائِيَّةِ.
تَمَّ إِجْراءِ تَحْلِيلِ الخَرائِطَ بِاِسْتِخْدامِ المُهِمَّةِ imfit لَقِياس كَثافَةُ الفلكس المُتَكامِلَةَ لِلمَصْدَرِ بِاِفْتِراض غاوسي ثُنائِيٍّ الأَبْعاد وَimstat لَتَقْيِيم RMS لِلخَرائِط بِالقُرْبِ مِن الهَدَفَ. تَمَّ تَحْلِيلِ بَياناتٍ Stokes I لِجَمِيعِ أَيّامٍ المُلاحَظاتِ، فِي حِينِ تَمَّ تَحْلِيلِ بَياناتٍ Stokes V فَقَط فِي حالَةِ الكَشْفِ. تَتَوَفَّر نَتائِجِ التَحْلِيلِ فِي الجَدْوَلُ[tab:results].

النَتائِجِ

تَمَّ رَصْدِ YZCet فِي أَرْبَعَةِ أَيّامٍ مِن أَصْلِ تِسْعَةِ، وَهِيَ الأَيّامِ 3 و4 و5 و6 (الجَدْوَلُ [tab:observations]). تَتَراوَح قِيمَةَ Stokes I بَيِّنَ 290 و1070 ميكروجول فِي الثانِيَةِ، وَهِيَ أَكْثَرَ مِن 5\(\,\sigma\) لِأَقِلّ إِشْعاع يَحْدُث فِي اليَوْمَ الرابِعِ. يُذْكَر Stokes V فَقَط فِي الأَيّامِ 5 و6، مَعَ قِيَمِ إِيجابِيَّةً فِي كُلّاً اليَوْمَيْنِ²، وَبِنِسْبَةِ عالِيَةٍ جِدّاً مِن الاِسْتِقْطاب الدائِرِيِّ، 93% و75% عَلَى التَوالِي. الإِشْعاع الرادْيَوِيّ المستقطب دائِرِيّا بِشَكْلٍ كَبِيرٍ فِي الأَيّامِ 5 و6 يَتَوافَق مَعَ الاِنْبِعاث الدائِرِيِّ المَغْناطِيسِيّ الكَهْرَبائِيِّ.

لِلتَحْقِيقِ فِي وُجُودِ التَفاعُل النَجْمِيّ الكَوْكَبِيّ، تَمَّ طَيِّ كثافات تَدَفُّقِ Stokes I مَعَ الفَتَراتِ المَدارِيَّة لِلكَواكِب الثَلاثَةِ المَعْرُوفَةِ. اُسْتُخْدِمْنا الجَدْوَلُ الزَمَنِيِّ الَّذِي قَدَّمَهُ (Stock2020) وَالَّذِي، لِلكَوْكَب b، هُوَ: \(HJD=2452996.25\) وَ\(P_\mathrm{orb}=2.02087\)أَيّامٍ. بَيْنَما بِالنِسْبَةِ لِلكَوْكَب c وd، تَخْتَلِط الكُشُوف وَعَدَمِ الكُشُوف بِشَكْلٍ عَشْوائِيٍّ حَوْلَ المَدارات، بِالنِسْبَةِ لِلكَوْكَب b تُظْهِر المَراحِلِ المُقابَلَةِ لِلكُشُوف فِي مَجْمُوعَتَيْنِ، تَقْرِيباً بَيِّنَ المَراحِلِ 0.07–0.2 و0.78–0.9. تَمَّ تَمْيِيزٍ الفَتْرَتَيْنِ بِمَناطِق زَرْقاء فاتِحَة فِي الشَكْلِ[fig:lightcurve]، وَتُظْهِر المَواقِعِ المَدارِيَّة المُقابَلَةِ فِي الشَكْلِ [fig:orbit].

تَمَّ إِجْراءِ تَحْلِيلِ أَعْمَقُ فِي Stokes V لِليَوْمَيْنِ اللَّذَيْنِ تَمَّ فِيهِما الكَشْفِ. حَسَبنا طَيْفاً لِلإِشْعاع مِن خِلالَ أَداءِ تَحْوِيلِ فَوْرِيَّيْهِ المُنْفَصِل (DFT) لِلرُؤَى المُعَقَّدَةِ فِي مَوْقِعِ النَجْمِ كَدالّه لِلزَمَن وَقَنَواتٍ التَرَدُّدِ. تَمَّ إِجْراءِ هٰذا التَحْلِيلِ فَقَط لِ Stokes V نَظَراً لِعَدَمِ وُجُودِ مَصادِرُ أُخْرَى فِي المَجالِ، بَيْنَما فِي Stokes I يُعانِي هٰذا التَحْلِيلِ مِن وُجُودِ جَوانِبَ جانِبِيَّةٍ لِمَصادِرِ أُخْرَى فِي مَوْقِعِ الهَدَفَ. لَم تُظْهِر الطيفيات الدِينامِيكِيَّة أَيّ هَياكِلِ بارِزَةٌ. ثُمَّ حَصَلْنا عَلَى مُنْحَنَيات ضَوْئَيْهِ مِن خِلالَ المُتَوَسِّطِ أَوَّلاً عَلَى كامِلٍ النِطاقِ التَرَدُّدِيِّ ثُمَّ بِدِقَّةٍ زَمَنِيَّةٍ تَبْلُغ 4 دَقائِقِ. تُظْهِر هٰذِهِ فِي الشَكْلِ[fig:curvamedia]، حَيْثُ يَتِمّ تَحْوِيلِ الزَمَنِ إِلَى مَرْحَلَةِ مَدارَيْهِ. خِلالَ اليَوْمَ 6، كانَ السُلُوكِ الزَمَنِيِّ لِ Stokes V أَكْثَرَ ضَوْضاء مُقارَنَةً بِاليَوْم 5، وَلا يُظْهِر أَيّ اِتِّجاهِ مُعَيَّنٍ. خِلالَ اليَوْمَ 5، مِن المُمْكِنِ مُلاحَظَةُ اِنْخِفاضِ الإِشْعاع فِي مُنْتَصَفِ المُلاحَظَةُ، مِمّا يَدُلّ عَلَى أَنَّ الإِشْعاع لَيِسَ ثابِتاً حَتَّى عَلَى مَقايِيسِ زَمَنِيَّةٍ قَصِيرَةٍ (\(\lessapprox1\) ساعَةً).
كَما حَصَلْنا عَلَى طَيْفِ داخِلَ النِطاقِ لِلأَيّام 5 و6 مِن خِلالَ المُتَوَسِّطِ أَوَّلاً فِي نِطاقِ الزَمَنِ الكامِلِ ثُمَّ بِدِقَّةٍ تَبْلُغ 33ميغاهرتز. يُظْهِر الطَيْف داخِلَ النِطاقِ فِي الشَكْلِ[fig:spettromedio]. خِلالَ اليَوْمَ 5، تَزْداد كَثافَةُ الفلكس فِي الجُزْء الأَوَّلِ مِن النِطاقِ (\(550-650\)ميغاهرتز) ثُمَّ تَكاد تَكُون ثابِتَةٍ. خِلالَ اليَوْمَ 6، تَزْداد بِشَكْلٍ مُتَوَسِّطُ، مِمّا يُشِير إِلَى أَنَّ الطَيْف يَمْتَدّ عَلَى الأَرْجَحِ إِلَى تَرَدُّداتٍ أَعْلَى، مَعَ اِحْتِمالِ وُجُودِ حَدٍّ أَقْصَى عِنْدَ أَكْثَرَ مِن 1جيجاهرتز. لَكَلَآ اليَوْمَيْنِ، يَبْدُو أَنَّ الزِيادَةِ الحادَّةِ فِي كَثافَةُ الفلكس تُشِير إِلَى تَرَدَّدَ أَدَّنِي يَبْلُغ حِوالِي 500ميغاهرتز، وَالَّذِي قَد يُشِير إِلَى حَدٍّ أَدَّنِي لِلاِنْبِعاث الدائِرِيِّ المَغْناطِيسِيّ الكَهْرَبائِيِّ.

المُناقَشَةِ

هَل الاِنْبِعاث حَقّاً بِسَبَبِ التَفاعُل الشَمْسِيّ الكَوْكَبِيّ؟

تُحَدِّد مَراحِلِ المَدارِ لِلكَشْفِ الأَرْبَعَةِ قِطاعَيْنِ (المَناطِقِ الزَرْقاءَ فِي الشَكْلَيْنِ fig:lightcurve وَ fig:orbit) مُتَماثِلَيْنِ بِالنِسْبَةِ لَخَطّ الرُؤْيَةِ. يُغَطِّي القِطاعانِ \(\pm(30^{\circ}\) إِلَى \(80^{\circ}\))، بِمَجْمُوعِ \(100^{\circ}\) عَلَى \(360^{\circ}\). تُشِير هٰذِهِ التَماثُلِ بِقُوَّةٍ إِلَى أَنَّنا نَكْتَشِف الاِنْبِعاث الرادْيَوِيّ الناتِجِ عَن التَفاعُل الشَمْسِيّ الكَوْكَبِيّ فِي المَغْناطِيسِيَّة لِلنَجْم بِسَبَبِ التَفاعُل دُونِ الففيني مَعَ الكَوْكَبِ ب، وَالَّذِي يُمْكِن تَفْسِيرُهُ فِي إِطارِ نَمُوذَجَ المَخْرُوط الفارِغ. وَمَعَ ذٰلِكَ، قَد تَكُون أَلَياتِ اِنْبِعاث أُخْرَى مُلاحَظَةُ فِي النُجُومِ مِن النَوْعِ M مَسْؤُولَةٌ عَن الاِنْبِعاث المُلاحَظِ.

يَتَمَيَّز الاِنْبِعاث الرادْيَوِيّ مِن النُجُومِ النَشِطَةِ مِن النَوْعِ M بِتَقَلُّباته العالِيَةِ وَيَتَمَيَّز بِوُجُودِ نَوْعَيْنِ مِن الاِنْفِجارات المتراكبه عَلَى اِنْبِعاث رادْيَوِيّ هادِئٌ. الاِنْفِجارات غَيْرِ المُتَماسِكَة هِيَ زيادات مُؤَقَّتَةٍ فِي تَدَفُّقِ الرادِيُو، عادَةً ما تَكُون ضَعِيفَةٌ التَعْمِيمِ الدائِرِيِّ، بِأُطُر زَمَنِيَّةٍ تُقَدَّر بِالساعاتِ، وَيَتِمّ نمذجتها ضِمْنَ إِطارِ اِنْبِعاث الجيروسنكروترون مِن الإِلِكْترُونات المُعْتَدِلَةَ النِسْبِيَّةِ (Osten2005). النَوْعِ الآخَرِ مِن الاِنْفِجارات هِيَ اِنْفِجاراتٌ رادْيَوِيّه مُتَماسِكه، تَتَمَيَّز بِمُسْتَوَى عالٍ مِن التَعْمِيمِ الدائِرِيِّ (Villadsen2019) وَأُطُر زَمَنِيَّةٍ تَتَراوَح مِن ثَوانٍ إِلَى ساعاتٍ. يَتِمّ تَفْسِيرٍ هٰذِهِ الخَصائِص عَلَى أَنَّها اِنْبِعاث مُتَماسِك مَغْناطِيسِي كَهْرَبائِيٍّ (Lynch2015,Zic2019). فِي هٰذِهِ الأَيّامِ، لا يَزال مُعَدَّلِ الاِنْفِجارات المُتَماسِكَة فِي النُجُومِ مِن النَوْعِ M غَيْرِ مَعْرُوفٌ. فَقَط بِالنِسْبَةِ لِلأَقْزام السَرِيعَةِ الدَوْرانِ الأَكْثَرَ نَشاطاً مِن النَوْعِ M، مِثْلَ ADLeo، UVCet، EQPeg، EVLac وَ YZCmi، تَمَكَّنَ (Villadsen2019) مِن تَقْدِيرٍ مُعَدَّلِ بِنِسْبَةِ \(20\%\) لَاِلْتِقاط اِنْفِجارٍ مُتَماسِك عِنْدَ نَفْسِ تَرَدَّدَ مُلاحَظاتنا. مِن ناحِيَةٍ أُخْرَى، مِن مَسْحٍ سَماوِيّ أَعْمَى عِنْدَ تَرَدَّدَ مُنْخَفِضٌ (\(\leq 200\)MHz) وَجَدَ (Callingham2021) مُعَدَّلِ اِكْتِشافِ مُنْخَفِضٌ لِلاِنْبِعاث المُتَماسِك فِي النُجُومِ مِن النَوْعِ M، حِوالِي \(0.5\%\). يَبْدُو أَنَّ هٰذا الاِنْبِعاث غَيْرِ مُرْتَبِطٌ بِمُؤَشِّرات النَشاطِ بَيْنَما، عِنْدَ تَرَدَّدَ جيجاهرتز، هُناكَ اِرْتِباطِ مَعَ عَدَدٍ روسبي (McLean2012)، أَيّ مَعَ النَشاطِ المَغْناطِيسِيّ. مِن ناحِيَةٍ أُخْرَى، لا تُوجَد إِحْصائِيّات مُناسَبَةِ لِلاِنْفِجارات غَيْرِ المُتَماسِكَة بِسَبَبِ اِنْبِعاث الجيروسنكروترون لِلنُجُوم مِن النَوْعِ M.

عَلَى أَيّ حالِ، بِغَضِّ النَظَرِ عَن اِحْتِمالِ \(p\) لِلاِنْفِجارات أَو الاِنْفِجارات المُتَماسِكَة، فَإِنَّ الاِحْتِمالِ الكُلِّيِّ لِلحُصُولِ عَلَى \(4\) كُشُوفات داخِلَ القِطاعَيْنِ وَ \(5\) عَدَمِ كُشُوفات خارِجهما يُعْطَى بِواسِطَةِ \(p^4(1-p)^5\) وَالَّذِي يَبْلُغ ذِرْوَتِهِ حِوالِي \(2\times10^{-3}\). هٰذا اِحْتِمالِ مُنْخَفِضٌ جِدّاً. يَحْدُث هٰذا عِنْدَما يَكُون \(p=0.44\)، وَهُوَ مُعَدَّلِ اِنْفِجارٍ عالٍ جِدّاً، غَيْرِ مُناسِبٍ لَنَشاط YZCet. يُمْكِن اِسْتِخْدامِ الانفجارين المُتَماسِكَيْنِ اللَّذَيْنِ أَبْلَغَ عَنهُما (Pineda2023) كَاِخْتِبار. بمزامنه بَياناتهم مَعَ الأُفُقِ الزَمَنِيِّ الَّذِي اِسْتَخْدَمْناهُ، نَجِد أَنَّ كَشْفِيّهما يَحْدُثانِ فِي المَرْحَلَةِ \(0.13\) وَ \(0.09\) (العُصُورِ \(2\) وَ \(5\))، وَالَّتِي تَقَع داخِلَ قِطاعِنا؛ عَدَمِ الكُشُوفات فِي المَرْحَلَةِ \(0.63\)، \(0.62\) وَ \(0.76\) (العُصُورِ \(1\)، \(3\) وَ \(4\))، وَالَّتِي تَقَع خارِجَ قِطاعاتنا. بِالنَظَرِ إِلَى جَمِيعِ البَياناتِ، \(6\) داخِلَ القِطاعاتِ، وَ \(8\) خارِجِها، نَحْصُل عَلَى أَنَّ الاِحْتِمالِ أَنَّ تَقَع الاِنْفِجارات أَو الاِنْفِجارات المُتَماسِكَة فِي هٰذا التَكْوِين يُعْطَى بِواسِطَةِ \(P_\mathrm{tot}=p^6(1-p)^8\)، وَالَّذِي يَبْلُغ ذِرْوَتِهِ \(7\times 10^{-5}\)، ما يُعادِل \(4.37\,\sigma\)، لِ \(p=0.43\).

يُمْكِننا أَنَّ نَسْتَنْتِج أَنَّ الاِنْبِعاث المُلاحَظِ هُوَ الاِنْبِعاث الرادْيَوِيّ الناتِجِ عَن التَفاعُل الشَمْسِيّ الكَوْكَبِيّ، بِدَرَجَةِ ثِقَةِ تَبْلُغ \((1-\mathrm{max}(P_\mathrm{tot}))\)، أَيّ \(99.992\%\).

العَلاقَةِ بَيِّنَ عَدَدٍ روسبي وَالإِشْعاع الرادْيَوِيّ خِلالَ الاِنْفِجارات

عِلاوَةً عَلَى ذٰلِكَ، مَعَ الأَخْذِ فِي الاِعْتِبارِ العَلاقَةِ التَقْرِيبِيَّة بَيِّنَ عَدَدٍ روسبي وَالإِشْعاع الرادْيَوِيّ خِلالَ الاِنْفِجارات كَما أَشارَ (McLean2012) وَمَعَ التَحْجِيم بِالنِسْبَةِ لِ EVLac، فَإِنَّ كَثافَةُ التَدَفُّقِ المُتَوَقَّعَةِ لِ YZCet سَتَكُون حِوالِي \(50\,\mu\)Jy. كُلّاً التَقْدِيرَيْنِ يَقَعانِ تَحْتَ حَدٍّ الكَشْفِ لَمُلاحَظاتنا.

النِظامِ دُونِ الففيني

يُمْكِن أَنَّ تَنْتَقِل الاِضْطِراباتِ الَّتِي تُسَبِّبها الكَوْكَبِ عِنْدَ عُبُوره المَغْناطِيسِيَّة النَجْمِيَّة نَحْوَ النَجْمِ إِذا كانَت السُرْعَةِ النِسْبِيَّةِ \(v_\mathrm{rel}\) (أَنْظُر القِسْمِ [planetaryfield]) لِلكَوْكَب بِالنِسْبَةِ لِلمَغْناطِيسِيَّة أَقَلَّ مِن سُرْعَةٍ الففين، وَالَّتِي تُعْطِي بِواسِطَةِ \(v_\mathrm{Alf}=B/\sqrt{4\pi\rho_\mathrm{w}}\)، حَيْثُ \(\rho_\mathrm{w}\) هِيَ كَثافَةُ الرِياحِ (Lanza2009). تَعْتَمِد قِيمَةَ \(v_\mathrm{Alf}\) عَلَى تَكْوِينِ المَغْناطِيسِيَّة، حَيْثُ تُؤَثِّر عَلَى كَثافَةُ الرِياحِ وَبِالتالِي عَلَى ضَغْطِ الرام. يَعْرِف \(\eta(r)=\frac{B^2/8\pi}{1/2\rho v_\mathrm{w}^2}\) بِأَنَّهُ النِسْبَةِ بَيِّنَ كثافات طاقَةِ المَغْناطِيسِيَّة وَالرِياح، وَنِصْفِ قَطَرِ الففين \(R_\mathrm{Alf}\) هُوَ حَيْثُ \(\eta(r)=1\). (ud-Doula2002) يَعْرِفُونَ “مَعامِلِ اِحْتِجازِ الرِياحِ المَغْناطِيسِيّ” \(\eta\ast=B_\mathrm{P}^2R_\ast^2/4\dot M v_\mathrm{w}\)، وَهُوَ \(\eta(R_\ast)\) عِنْدَ سَطْحِ النَجْمِ. إِذا كانَ \(\eta\ast \gg 1\)، فَإِنَّ \(R_\mathrm{Alf}\gg R\ast\)، بَعِيداً نِسْبِيّاً عَن النَجْمِ. يُمْكِننا تَعْرِيفٍ “المَغْناطِيسِيَّة الداخِلِيَّةِ” بِأَنَّها المِنْطَقَةِ حَيْثُ \(R<R_\mathrm{Alf}\)؛ هُنا تَكُون خُطُوطِ المَجالِ المَغْناطِيسِيّ مُغْلَقَةً (Trigilio2004). فِي المُسْتَوَى الاِسْتِوائِيّ، الَّذِي يُفْتَرَض أَنَّهُ مُتَطابِقٌ مَعَ المُسْتَوَى المَدارِي، \(\eta(r)\) هُوَ النِسْبَةِ المَحَلِّيَّةِ \((v_\mathrm{Alf}/v_\mathrm{w})^2=M_\mathrm{A}^{-2}\)، مَعَ \(M_\mathrm{A}\) هُوَ رَقْمِ ماخ الففيني (ud-Doula2002). داخِلَ المَغْناطِيسِيَّة الداخِلِيَّةِ، \(v_\mathrm{w}\ll v_\mathrm{Alf}\).

بِالنِسْبَةِ لِلنَجْم مِن النَوْعِ M المُتَوَسِّطِ مَعَ نَشاطِ مُعْتَدِلٍ أَو مُنْخَفِضٌ، مِثْلَ YZCet، وَجَدَ (Wood2021) أَنَّ \(\dot M\le 0.2\,\dot M_\odot\). بِاِعْتِمادِ \(\dot M\approx 10^{-15}M_\odot\,\mathrm{yr}^{-1}\)، \(B_\mathrm{p}\approx 2\,400\)G (أَنْظُر القِسْمِ [planetaryfield]) وَ\(v_\mathrm{w}=300\)kms\(^{-1}\) (Preusse2005)، نَحْصُل عَلَى \(\eta\ast\approx 10^{8}\)، مِمّا يَعْنِي أَنَّ فِي YZCet تَكُون الرِياحِ مَحْصُورَةٌ بِقُوَّةٍ بِواسِطَةِ المَجالِ المَغْناطِيسِيّ. بِاِتِّباعِ (Ud-Doula2008)، الَّذِي يُعْطِي \(R_\mathrm{Alf}\approx 0.3+\eta\ast^{1/4}R_\ast\) عِنْدَما \(\eta\ast \gg 1\)، نَحْصُل عَلَى \(R_\mathrm{Alf}\approx 100\,R_\ast\)، وَبِالتالِي جَمِيعِ الكَواكِب الثَلاثَةِ المَعْرُوفَةِ لِ YZCet تَقَع داخِلَ المَغْناطِيسِيَّة الداخِلِيَّةِ. بِشَكْلٍ خاصٍّ، بِالنِسْبَةِ لِ YZCetb، \(v_\mathrm{rel}=85.1\)kms\(^{-1}\) (أَنْظُر القِسْمِ [planetaryfield])، وَبِالتالِي \(v_\mathrm{rel}\ll v_\mathrm{w}\ll v_\mathrm{Alf}\) وَيَتَحَرَّك الكَوْكَبِ فِي المِنْطَقَةِ دُونِ الففينيه.

نَمُوذَجَ المَخْرُوط الجَوْف

نَظَراً لِأَنَّ الإِشْعاع الرادْيَوِيّ الكَوْكَبِيّ شَدِيد التَوْجِيهِ، حَيْثُ يَكُون نَمَطِ الإِشْعاع إِمّا مَخْرُوط جَوَّفَ أَو شُعاعُ ضِيقِ كَما فِي حالَةِ إِشْعاع الشُعاع المماسي، فَمِن الأَفْضَلِ تَصَوُّرٍ المُنْحَنَى الضَوْئِيّ فِي رَسْمِ بَيانَيَّ قُطْبِيٍّ، كَما هُوَ مُوَضِّح فِي الشَكْلِ المحذوف. هُنا يُمْكِن رَبْطُ رُؤْيَةٍ الإِشْعاع بِمَوْقِع الكَوْكَبِ ب عَلَى طُولِ المَدارِ. نَجِد أَنَّ الإِشْعاع الرادْيَوِيّ يَكْتَشِف فَقَط عِنْدَما يَكُون الكَوْكَبِ فِي قِطاعَيْنِ مَدارِيَّيْنِ مُتَماثِلَيْنِ بِالنِسْبَةِ لَاِتِّجاه الأَرْضِ. فِي حالَةِ نَمُوذَجَ شُعاعُ المُسْتَوَى المماسي، يُتَوَقَّع الإِشْعاع بِالقُرْبِ مِن الاِسْتِواء، بَيْنَما هُنا القِطاعانِ يَقَعانِ عِنْدَ \(\pm(30^{\circ}\) إِلَى \(80^{\circ}\)) مِن اِتِّجاهِ الأَرْضِ (القِطاعانِ الأَزْرَقانِ فِي الشَكْلِ المحذوف). لِذٰلِكَ، فَإِنَّ بَياناتنا متوافقه مَعَ نَمُوذَجَ شُعاعُ المَخْرُوط الجَوْف لِلإِشْعاع الرادْيَوِيّ الكَوْكَبِيّ.
فِي هٰذا النَمُوذَجِ، يَحْدُث الإِشْعاع فِي أُنْبُوبٍ التَدَفُّقِ الثُنائِيِّ القُطْبُ الَّذِي يَرْبِط الكَوْكَبِ بِالنَجْم، كَما هُوَ مُوَضِّح فِي الشَكْلِ المحذوف. المَخْرُوط الجَوْف لَهُ نِصْفِ قَطَرِ فَتْحَةِ \(\theta\) يُعْطَى بِواسِطَةِ \(v/c\)، حَيْثُ \(v\) هِيَ سُرْعَةٍ الإِلِكْترُونات المتناغمه وَ\(c\) سُرْعَةٍ الضَوْء، وَسَمّكَ \(\Delta\theta\approx v/c\). يَكُون الإِشْعاع مَرْئِيّا مِن الأَرْضِ عِنْدَما تَقَع خَطِّ الرُؤْيَةِ داخِلَ جُدْرانِ المَخْرُوط. يُظْهِر ذٰلِكَ فِي الصُورَةِ التَخْطِيطِيَّة لِلشَكْل المحذوف، حَيْثُ يَعْتَرِض المَخْرُوط الجَوْف الكُرَةِ ذاتِ النِصْفِ الوَحْدَةِ فِي حَلْقَةِ دائِرَيْهِ. تُشِير النِقاطِ A، B وَ C، D إِلَى لَحَظاتٌ بَدْء وَتَوَقَّفَ رُؤْيَةٍ الإِشْعاع الرادْيَوِيّ الكَوْكَبِيّ قِبَلَ وَبُعْدَ العُبُورِ الزائِف لِلكَوْكَب. هُنا نَفْتَرِض، مِن أَجْلِ البَساطَةِ، أَنَّ مِحْوَرِ الثُنائِيِّ القُطْبُ لِلنَجْم يَتَطابَق مَعَ مِحْوَرِ الدَوْرانِ. تَعْتَمِد الرُؤْيَةِ عَلَى \(v/c\)، وَعَلَى مَوْقِعِ مَصْدَرٌ الإِشْعاع فِي الحَلْقَةِ الثُنائِيَّةِ القُطْبُ، وَالَّذِي يَعْرِف بِالزاوِيَة \(\psi\)، وَالمَيْل \(i\). مِن أَجْلِ تَحْدِيدِ قِيَمِ مُمْكِنَةٍ لِلمُعامَلاتِ، نَقُوم بِإِسْقاط حَلْقَةِ الإِشْعاع الدائِرِيَّةِ عَلَى المُسْتَوَى المَدارِي، كَما فِي الشَكْلِ المحذوف. تَعْرِف الحَلْقَةِ الدائِرِيَّةِ بِواسِطَةِ قِطْعَتَيْنِ ناقِصَتَيْنِ تَعْتَرِضانِ إِسْقاطِ E\('\) لَخَطّ الرُؤْيَةِ فِي أَرْبَع نِقاطٍ A\('\)، B\('\) وَ C\('\)، D\('\).
مِن خِلالَ هٰذا النَمُوذَجِ الهَنْدَسِيِّ البَسِيطِ، يُمْكِن اِسْتِنْتاجِ أَنَّ \(v/c\) يَقَع فِي النِطاقِ \(0.3-0.8\)، وَالمَيْل \(i\) بَيِّنَ \(30^{\circ}\) وَ \(60^{\circ}\). فِي الشَكْلِ المحذوف، يُظْهِر تَكْوِينِ مُمْكِنٍ يَتَوافَق مَعَ نَمَطِ الإِشْعاع المُلاحَظِ. الزاوِيَةِ الصُلْبَةِ \(\Omega\) الَّتِي يُحِيط بِها المَخْرُوط مَعْرِفَةُ بِواسِطَةِ \(\theta\) وَ \(\Delta\theta\)، وَالَّتِي تُعْطِي بِواسِطَةِ \(v/c\). لِلنِطاق مِن \(v/c\) الَّذِي نَجِده، \(\Omega\approx 1.8-3\)sr.

نُلاحِظ دَرَجَةِ عالِيَةٍ مِن الاِسْتِقْطاب الدائِرِيِّ فِي اليَوْمَ الخامِسِ وَالسادِسِ، مَعَ قِيَمِ إِيجابِيَّةً لِ Stokes V. هٰذا يَعْنِي أَنَّهُ، إِذا كانَ الإِشْعاع فِي الوَضْعِ x، فَإِنَّهُ يُنْتِج فِي نِصْفِ الكُرَةِ المَغْناطِيسِيّ الشَمالِيِّ. مِن المُهِمِّ مُلاحَظَةُ أَنَّ توبولوجيا المَجالِ المَغْناطِيسِيّ الحَقِيقِيِّ لِلنَجْم وَالهَنْدَسَةِ الحَقِيقِيَّةِ لِلنِظامِ (أَيّ مَيْلِ مِحْوَرِ الثُنائِيِّ القُطْبُ بِالنِسْبَةِ لِلمُسْتَوَى المَدارِي لِلكَوْكَب الخارِجِيِّ وَبِالنِسْبَةِ لَخَطّ الرُؤْيَةِ) غَيْرِ مَعْرُوفَةٍ بِشَكْلٍ أَساسِيٌّ. هٰذا يَمْنَعنا مِن تَقْدِيمِ اِسْتِنْتاجاتٍ حازِمَةٍ بِخُصُوصِ بِعَضِّ الأَدِلَّةَ المُراقَبَةِ، وَخاصَّةً عَدَمِ الكَشْفِ عَن الاِسْتِقْطاب الدائِرِيِّ فِي اليَوْمَ الثالِثِ وَالرابِعُ. يُمْكِننا فَقَط اِقْتِراحِ أَنَّ إِحْدَى الشروحات المُمْكِنَةِ هِيَ أَنَّنا نُلاحِظ فِي اليَوْمَ الثالِثِ وَالرابِعُ إِشْعاعاً مُنْبَعَثا مِن النِصْفَيْنِ الكُرَوِيَّيْنِ فِي نَفْسِ الوَقْتِ.

المَجالِ المَغْناطِيسِيّ النَجْمِيّ

يَتَّصِل طَيْفِ ال ECME مُباشَرَةً بِقُوَّةٍ المَجالِ المَغْناطِيسِيّ المَحَلِّيِّ \(B\). يُعْطَى تَرَدَّدَ المَآزِر بِواسِطَةِ \(\nu=s\cdot 2.8\,B\) MHz، حَيْثُ \(s=1,2,3,4\) هُوَ رَقْمِ الهارمونيك، \(B=B_\mathrm{p}(\frac{R_\ast}{r})^{3}\)، \(B_\mathrm{p}\) هِيَ قُوَّةٍ المَجالِ المَغْناطِيسِيّ عِنْدَ قُطْبَ النَجْمِ وَ\(R\) نِصْفِ قَطَرِ المَغْناطِيسِيَّة فَوْقَ القُطْبُ حَيْثُ يَتَشَكَّل ال ECME فِي توبولوجيا ثُنائِيَّةٍ القُطْبُ (Trigilio2000). نَحْنُ نُثْبِت \(s=2\) حَيْثُ مِن المُحْتَمَلِ أَنَّ يَتِمّ قَمْعِ الهارمونيك الأَوَّلِ بِواسِطَةِ الهارمونيك الثانِي لِتَرْدُد الدَوْرانِ الدَوَرانِيّ للبلازما المُحِيطَةِ (MelroseDulk1982, Trigilio2000) والهارمونيكات الأَعْلَى لَها شِدَّةٍ صَغِيرَةٌ. تُشِير الطيفيات فِي الشَكْلِ.[fig:spettromedio] إِلَى حَدٍّ أَدَّنِي تَقْرِيبِي يَبْلُغ حِوالِي \(\nu_\mathrm{min}\approx 500\)MHz، وَالَّذِي يَتَوافَق مَعَ \(B_\mathrm{min}\approx90\)G فَوْقَ القُطْبُ النَجْمِيّ، عَلَى مَسافَةِ \(r_\mathrm{max}\) مِن المَرْكَزِ. يُمْكِن تَقْدِيرٍ مِنْطَقَةِ الحَلْقَةِ المَغْناطِيسِيَّة حَيْثُ يَتَطَوَّر ال ECME عِنْدَما يَعْرِف حَدٍّ الطَيْف وَالمَجال المَغْناطِيسِيّ القُطْبِيّ. لَدَينا هٰذِهِ البَياناتِ لَاِنْبِعاث دامَ جوبيتر-ايو وَلِلنَجْم المَغْناطِيسِيّ الكِيمِيائِيّ CUVir. بِالنِسْبَةِ لَدامَ ايو، يَمْتَدّ الطَيْف مِن 3 إِلَى 30MHz (Zarka2004)، مَعَ \(B_\mathrm{P}=14\)G. بِالنِسْبَةِ لِ CUVir، وَجَدَ (Das2021) أَنَّ الحَدِّ الأَدْنَى لِلتَرَدُّد أَقَلَّ مِن نِطاقِ المُراقَبَةِ لَدَيهِم، عِنْدَ حِوالِي 300MHz، وَالحَدُّ الأَعْلَى لِلتَرَدُّد عِنْدَ حِوالِي 3000MHz، مَعَ \(B_\mathrm{P}=3000\)G. بِالنِسْبَةِ لتوبولوجيا الحَقْل ثُنائِيٍّ القُطْبُ، يَنْشَأ ال ECME عِنْدَ \(r\approx1.4-3\,R_\ast\) مِن مَرْكَزِ الدوبل. اِفْتِراضِ نَفْسِ نِطاقِ \(r\) لِ YZCet، قُوَّةٍ المَجالِ المَغْناطِيسِيّ القُطْبِيّ هِيَ \[B_\mathrm{p}=\frac{\nu_\mathrm{min}/\mathrm{MHz}}{s\cdot 2.8\cdot (R_\ast/r_\mathrm{max})^{3}}\,\mathrm{G}\] الَّذِي يُعْطِي \(B_\mathrm{p}\lessapprox 2,400\)G لِ \(s=2\). هٰذِهِ القِيمَةِ متوافقه مَعَ ما هُوَ مُتَوَقَّعٌ لَنَجْم مِن النَوْعِ M4.5V (Kochukhov2017, Kochukhov2020) وَ، بِشَكْلٍ خاصٍّ، مَعَ القِيمَةِ الَّتِي أَعْطاها (Moutou2017) وَهِيَ 2.2kG. هٰذا مُجَرَّدَ تَقْدِيرٍ أُولَى، حَيْثُ يُمْكِن تَقْدِيمِ أَفْضَلَ قِيمَةَ لِ \(B_\mathrm{p}\) فَقَط إِذا كانَ الطَيْف بِأَكْمَلِهِ، بِما فِي ذٰلِكَ الحَدِّ الأَعْلَى لِلتَرَدُّد، مَعْرُوفٌ. التَرَدُّدِ المُقابِلِ لَنِطاق \(r\) المَذْكُورِ أَعْلاه هُوَ \(\nu_\mathrm{max}-\nu_\mathrm{min}\approx 4900-500\)MHz، مَعَ \(\Delta\nu\approx 4400\)MHz.

الحَقْل المَغْناطِيسِيّ الكَوْكَبِيّ

يُمْكِن الحُصُولِ عَلَى الطاقَةِ المُنْبَعَثَةِ مِن الاِنْبِعاث المَغْناطِيسِيّ الكَهْرَبائِيِّ الدَوَرانِيّ، المُسْتَنْتِجَة مِن المُلاحَظاتِ، كَما يَلِي \[\label{power_obs} P_\mathrm{obs}=F_\mathrm{\nu}\,\Delta\nu\,2\Omega\,d^{2}\] حَيْثُ \(F_\mathrm{\nu}=0.5\,\)mJy هِيَ كَثافَةُ التَدَفُّقِ المُتَوَسِّطِ لِلاِنْبِعاث داخِلَ المَخْرُوط المُجَوَّف، \(\Delta\nu\) هُوَ عَرَضَ النِطاقِ لِلاِنْبِعاث المَغْناطِيسِيّ الكَهْرَبائِيِّ الدَوَرانِيّ (أَنْظُر القِسْمِ[stellarB])، \(\Omega\) هُوَ الزاوِيَةِ الصُلْبَةِ الَّتِي يَشْغَلها المَخْرُوط المُجَوَّف لِلاِنْبِعاث (أَنْظُر القِسْمِ[omega]) وَ\(d\) هِيَ المَسافَةِ إِلَى النَجْمِ. العامِلِ 2 يَأْخُذ فِي الاِعْتِبارِ النِصْفَيْنِ الكُرَوِيَّيْنِ اللَّذَيْنِ نَفْتَرِض أَنَّهُما يَنْبَعِثانِ نَفْسِ الطاقَةِ وَلٰكِن بِاِسْتِقْطاب دائِرَيَّ مُعاكِس. نَحْصُل عَلَى \(P_\mathrm{obs}\) فِي النِطاقِ بَيِّنَ \(1.0\times 10^{22}\)ergs\(^{-1}\) وَ \(1.7\times 10^{22}\)ergs\(^{-1}\)، المُوافِقُ لَنِطاق \(\Omega\).
مِن ناحِيَةٍ أُخْرَى، الطاقَةِ المُنْبَعَثَةِ \(P_\mathrm{obs}\) هِيَ جُزْء \(\epsilon\) مِن الطاقَةِ الواقِعَةِ \(P_\mathrm{in}\) بِسَبَبِ التَفاعُل بَيِّنَ المَغْناطِيسِيَّة النَجْمِيَّة وَالكَوْكَب (Zarka2007, Lanza2009). وَيُعْطَى ذٰلِكَ بِالعَلاقَةِ: \[\label{power_in} P_\mathrm{in}=A\,v_\mathrm{rel}B^2/8\pi%\frac{B^2}{8\pi}\] حَيْثُ \(A\) هُوَ مَقْطَعٍ الكَوْكَبِ العَرْضِيّ، \(v_\mathrm{rel}\) هِيَ السُرْعَةِ النِسْبِيَّةِ لِلكَوْكَب مُقارَنَةً بِالحَقْل المَغْناطِيسِيّ لِلنَجْم وَ\(B\) هُوَ الحَقْل المَغْناطِيسِيّ لِلنَجْم فِي مَوْضِعَ \(r\) لِلكَوْكَب. بِفَرْضِ أَنَّ مُسْتَوَى المَدارِ يَتَطابَق مَعَ المُسْتَوَى المَغْناطِيسِيّ الاِسْتِوائِيّ لِلنَجْم، \(B=\frac{1}{2}\,B_\mathrm{p}(\frac{R_\ast}{r})^{3}\). بِما أَنَّهُ لِ YZCetb \(r=21.9\,R_\ast\)، وَبِالنَظَر إِلَى أَنَّ \(B_\mathrm{p}\) هُوَ الحَدِّ الأَعْلَى، \(B\leq0.1\)G. السُرْعَةِ النِسْبِيَّةِ هِيَ \(v_\mathrm{rel}=\left|v_\mathrm{orb}-v_\mathrm{cor}\right|\)، حَيْثُ \(v_\mathrm{orb}=87.6\)kms\(^{-1}\) هِيَ السُرْعَةِ المَدارِيَّة لِلكَوْكَب وَ\(v_\mathrm{cor}=2.5\)kms\(^{-1}\) هِيَ السُرْعَةِ المُشْتَرَكَةِ فِي مَوْضِعَ الكَوْكَبِ. إِذا لَم يَكُن لِلكَوْكَب حَقْلِ مَغْناطِيسِي، \(A=\pi\,R_\mathrm{planet}^2\). فِي هٰذِهِ الحالَةِ \(P_\mathrm{in}\leq4.3\times 10^{21}\)ergs\(^{-1}\)، وَهِيَ قِيمَةَ أَصْغَرِ مِن \(P_\mathrm{obs}\). بِما أَنَّ \(P_\mathrm{in}\) يَجِب أَنَّ يَكُون \(\geq P_\mathrm{obs}\)، الاِحْتِمالِ الوَحِيدُ هُوَ النَظَرِ فِي زِيادَةِ المَقْطَع العَرْضِيّ \(A\) عَلَى الأَقَلِّ بِمَعامِل \(2.4\) أَو \(4.0\) المُوافِقُ لَنِطاق \(\Omega\). هٰذا يَعْنِي النَظَرِ فِي حَقْلِ مَغْناطِيسِي كَوْكَبَيَّ. فِي هٰذِهِ الحالَةِ \(A=\pi\,R_\mathrm{MP}^2\)، حَيْثُ \(R_\mathrm{MP}\) هُوَ نِصْفِ قَطَرِ المَغْناطِيس، أَيّ المَسافَةِ مِن مَرْكَزِ الكَوْكَبِ حَيْثُ تُساوَى قُوَّةٍ حَقْله المَغْناطِيسِيّ \(B\). الشَرْطُ \(P_\mathrm{in} \geq P_\mathrm{obs}\) يُتَرْجِم فِي \(R_\mathrm{MP} \geq 1.6\, R_\mathrm{Planet}\) وَ\(R_\mathrm{MP} \geq 2.0\, R_\mathrm{Planet}\) المُوافِقُ لَنِطاق \(\Omega\). بِفَرْضِ حَقْلِ ثُنائِيٍّ القُطْبُ لِلمَغْناطِيسِيَّة الكَوْكَبِيَّة: \[R_\mathrm{MP}=R_\mathrm{planet}(B_\mathrm{planet}/B)^{1/3}\] تُشِير الشُرُوطِ المَذْكُورَةِ أَعْلاه إِلَى أَنَّ \(B_\mathrm{Planet}\geq 0.4\)G وَ\(B_\mathrm{Planet}\geq 0.9\)G. عِلاوَةً عَلَى ذٰلِكَ، إِذا كانَت “قانُونِ بِوُدّ المَغْناطِيسِيّ الرادْيَوِيّ المُعَمَّمَ” مَعَ \(P_\mathrm{obs} / P_\mathrm{in} \approx 0.01\) (Zarka2007) صالِحاً لَنِظامنا، فَإِنَّ الحُدُودِ المَذْكُورَةِ أَعْلاه سَتَزِيد بِشَكْلٍ كَبِيرٍ.

الاِسْتِنْتاجاتِ

النَتِيجَةُ الرَئِيسِيَّةِ لَدَينا هِيَ الكَشْفِ عَن إِشْعاع رادْيَوِيّ مستقطب دائِرِيّا بِشَكْلٍ كَبِيرٍ فِي نِظامِ YZCet وَالَّذِي يَتَوافَق مَعَ كَوْنُهُ ناتِجا عَن الإِشْعاع الرادْيَوِيّ الناتِجِ عَن التَفاعُل النَجْمِيّ الكَوْكَبِيّ. يَسْمَح لَنا طَيْفِ الإِشْعاع الرادْيَوِيّ الناتِجِ عَن التَفاعُل النَجْمِيّ الكَوْكَبِيّ وَالاِرْتِباطِ مَعَ مَوْقِعِ الكَوْكَبِ عَلَى طُولِ المَدارِ بِتَقْدِيرٍ المَجالِ المَغْناطِيسِيّ لِلنَجْم وَخَصائِصَ مَخْرُوط الإِشْعاع.

يُتِيح لَنا المُقارَنَةِ بَيِّنَ الطاقَةِ المُشِعَّةِ وَالطاقَةِ المَغْناطِيسِيَّة الواقِعَةِ اِسْتِنْتاجِ وُجُودِ مَغْناطِيسِيّه لِلكَوْكَب. نَحْنُ نُقَدِّر حَدٍّ أَدَّنِي لِلمَجال المَغْناطِيسِيّ لِلكَوْكَب YZCetb بِقِيمَةِ \(0.4\)G. إِذا تَمَّ تَأْكِيدِهِ، فَسَيَكُون هٰذا أَوَّلِ قِياسُ (غَيْرِ مُباشِرٍ) لَمَجال كَوْكَبَيَّ مَغْناطِيسِي.

نَجِد أَنَّ الإِشْعاع الرادْيَوِيّ القُوَى الناتِجِ عَن التَفاعُل بَيِّنَ YZCetb وَنَجْمه يَكْتَشِف فَقَط عِنْدَما يَكُون الكَوْكَبِ فِي قِطاعَيْنِ مَدارِيَّيْنِ مُتَماثِلَيْنِ بِالنِسْبَةِ لَاِتِّجاه الأَرْضِ. يُمْكِن تَفْسِيرٍ هٰذا السُلُوكِ ضِمْنَ إِطارِ نَمُوذَجَ شُعاعُ المَخْرُوط الفارِغ لِلإِشْعاع الرادْيَوِيّ الناتِجِ عَن التَفاعُل النَجْمِيّ الكَوْكَبِيّ، وَهُوَ ما يَتَناقَض مَعَ شُعاعُ المُسْتَوَى المماسي، حَيْثُ مِن المُتَوَقَّعِ أَنَّ يَزْداد الإِشْعاع بِالقُرْبِ مِن الرُباعِيّات، كَما وَجَدَ فِي نِظامِ Proxima b - Proxima (Perez-Torres2021).

سَوْفَ تَسْمَح لَنا مُلاحَظاتٍ الرادِيُو اللاحِقَةِ لِهٰذا النِظامِ بِتَقْيِيد بِعَضِّ أَهَمَّ المُعَلِّماتُ المَسْؤُولَةِ عَن الإِشْعاع الرادْيَوِيّ الناتِجِ عَن التَفاعُل النَجْمِيّ الكَوْكَبِيّ المَلْحُوظِ، مِثْلَ الحُدُودِ المُنْخَفِضَة وَالعالِيَة لِلتَرَدُّد، أَو الزاوِيَةِ الصُلْبَةِ، \(\Omega\) الَّتِي يُغَطِّيها الإِشْعاع الرادْيَوِيّ الناتِجِ عَن التَفاعُل النَجْمِيّ الكَوْكَبِيّ.

نَحْنُ نُؤَكِّد أَنَّ عَمَلِنا يُحَدِّد طَرِيقَةِ واعِدَةٌ لِدِراسَةِ التَفاعُل النَجْمِيّ الكَوْكَبِيّ وَلِلكَشْف غَيْرِ المُباشِرِ عَن المَغْناطِيسِيّات الكَوْكَبِيَّة. كُلاهما مُهِمٌّ فِي تَحْدِيدِ بِيئَةُ الكَواكِب الخارِجِيَّةِ وَبِالتالِي إِمْكانِيَّةَ وُجُودِ ظُرُوفٍ مُواتِيه لَتَطَوُّر الحَياةِ.

نَشْكُر طاقِمِ GMRT الَّذِي جَعَلَ هٰذِهِ المُلاحَظاتِ مُمْكِنَةٍ. يُدار GMRT بِواسِطَةِ المَرْكَزِ الوَطَنِيِّ لِعِلْمٍ الفَلَك الرادْيَوِيّ التابِعِ لِمَعْهَدِ تَأْتَآ لِلأَبْحاثِ الأَساسِيَّةِ. نَحْنُ نُقَدِّر دَعْمِ قِسْمِ الطاقَةِ الذَرِّيَّةِ، حُكُومَةِ الهِنْدِ، تَحْتَ المَشْرُوعِ رَقْمِ 12-R&D-TFR-5.02-0700. يُقِرّ BD بِالدَعْمِ مِن مَعْهَدِ بارتول لِلأَبْحاثِ. يُقِرّ MPT بِالدَعْمِ المالِيِّ مِن خِلالَ المِنَحِ CEX2021-001131-S وَ PID2020-117404GB-C21 المُمَوَّلَة مِن قِبَلَ MCIN/AEI/ 10.13039/501100011033 الإِسْبانِيَّة.