একটি নিউট্রন স্টার সূর্যের সমান ভরকে মাত্র বিশ কিলোমিটার ব্যাসের এক গোলকে সংকুচিত করে প্রতি সেকেন্ডে শত শত বার ঘোরে এবং এর পৃষ্ঠে ট্রিলিয়ন গাউসের চেয়েও শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্র থাকে। এই মহাজাগতিক ঘূর্ণায়মান চুম্বক যে তীব্র তড়িৎক্ষেত্র তৈরি করে, তা নিউট্রন স্টারের শক্ত ধাতব ভূত্বক থেকে কণাগুলোকে সরাসরি ছিঁড়ে ফেলে মহাকাশে এক অতি-ঘন আপেক্ষিক প্লাজমা বলয় তৈরি করে। এই পর্বে আমরা পালসার ম্যাগনেটোস্ফিয়ার বিশ্লেষণ করব, গোল্ডরাইখ-জুলিয়ান চার্জ ঘনত্ব প্রতিপাদন করব এবং লাইট সিলিন্ডারের গতিবিদ্যা উন্মোচন করব।

১. ইউনিপোলার ইনডাকশন ও তীব্র পৃষ্ঠীয় তড়িৎক্ষেত্র

(R_*) ব্যাসার্ধের নিউট্রন স্টারের অভ্যন্তরে ওহমের সূত্র মানতে গিয়ে আবিষ্ট অভ্যন্তরীণ তড়িৎক্ষেত্র দাঁড়ায় (mathbf{E}_{ ext{in}} = -(boldsymbol{Omega} imes mathbf{r}) imes mathbf{B})। এর কারণে বাইরের পৃষ্ঠে সমান্তরাল তড়িৎক্ষেত্রের তীব্রতা দাঁড়ায়:

[
E_parallel sim rac{Omega R_*}{c} B_* sim 10^{14} ext{ V/m}
]

এই তড়িৎক্ষেত্রের বল নিউট্রন স্টারের অবিশ্বাস্য মাধ্যাকর্ষণ বলের চেয়েও ১০০ কোটি গুণ বেশি শক্তিশালী। ফলে শূন্যস্থান স্বতঃস্ফূর্তভাবে ভেঙে পড়ে ইলেকট্রন ও পজিট্রনের প্লাজমা মেঘে পূর্ণ হয়ে যায়।

২. গোল্ডরাইখ-জুলিয়ান চার্জ ঘনত্বের নিখুঁত প্রতিপাদন

১৯৬৯ সালে পিটার গোল্ডরাইখ এবং উইলিয়াম জুলিয়ান প্রমাণ করেন যে ম্যাগনেটোস্ফিয়ার প্লাজমায় এমনভাবে পূর্ণ হয় যেন সমান্তরাল তড়িৎক্ষেত্র পুরোপুরি প্রশমিত থাকে ((mathbf{E} cdot mathbf{B} = 0))। গাউসের সূত্র (
abla cdot mathbf{E} =
ho / arepsilon_0) প্রয়োগ করে পাওয়া যায় মৌলিক গোল্ডরাইখ-জুলিয়ান ঘনত্ব (Goldreich-Julian Density):

[

ho_{ ext{GJ}} = -2arepsilon_0 boldsymbol{Omega} cdot mathbf{B} = -rac{boldsymbol{Omega} cdot mathbf{B}}{2pi c}
]

এই পরিমাণ চার্জ ঘনত্ব পালসারকে ঘিরে রাখলে তবেই ম্যাগনেটোস্ফিয়ার সাম্যাবস্থায় পৌঁছায়।

৩. লাইট সিলিন্ডার ও পোলার ক্যাপ পেয়ার ক্যাসকেড

নিউট্রন স্টারের সাথে প্লাজমার ঘূর্ণন অসীম দূরত্ব পর্যন্ত যেতে পারে না। যে দূরত্বের পর ঘূর্ণন বেগ আলোর গতির সমান হয়ে যায়, তাকে লাইট সিলিন্ডার ব্যাসার্ধ (Light Cylinder Radius) বলা হয়:

[
R_{LC} quiv rac{c}{Omega}
]

লাইট সিলিন্ডারের ভেতরে থাকা বলরেখাগুলো আবদ্ধ থাকে, কিন্তু যে বলরেখাগুলো লাইট সিলিন্ডার অতিক্রম করে তারা আর ফিরে আসতে পারে না। নিউট্রন স্টারের মেরু অঞ্চলে তৈরি হয় পোলার ক্যাপ গ্যাপ, যেখানে তীব্র তড়িৎক্ষেত্রে ইলেকট্রন ত্বরান্বিত হয়ে কার্ভেচার গামা-রশ্মি নির্গমন করে এবং চৌম্বক ক্ষেত্রে সেই ফোটন ভেঙে সৃষ্টি হয় ইলেকট্রন-পজিট্রন জোড়া (Pair Production), যা পালসারের ছন্দময় রেডিও তরঙ্গের জন্ম দেয়।

শাকিল মাহমুদ সজল

শাকিল মাহমুদ সজল

সফটওয়্যার প্রকৌশলী ও লেখক, ঢাকা, বাংলাদেশ। কম্পিউটার বিজ্ঞান, পদার্থবিজ্ঞান, ইতিহাস ও ভাবনার সমন্বয়ে ব্যক্তিগত নোট ও প্রবন্ধ সংকলন।