اكتشف هابل كوكبًا ضخمًا - 9 أضعاف حجم كوكب المشتري - يتشكل من خلال عملية عنيفة
 |
| هذا رسم توضيحي لكوكب خارج المجموعة الشمسية ضخم حديث التكوين يسمى AB Aurigae b. استخدم الباحثون بيانات جديدة وأرشيفية من تلسكوب هابل الفضائي وتلسكوب سوبارو لتأكيد أن هذا الكوكب الأولي يتشكل من خلال عملية مكثفة وعنيفة تسمى عدم استقرار القرص. عدم استقرار القرص هو نهج من أعلى إلى أسفل ، ويختلف كثيرًا عن نموذج التراكم الأساسي السائد. في هذا السيناريو ، يبرد قرص هائل حول نجم ، وتتسبب الجاذبية في تحطم القرص بسرعة إلى جزء أو أكثر من أجزاء كتلة الكوكب. يُقدَّر أن كتلة AB Aurigae b أكبر بحوالي تسع مرات من كوكب المشتري وتدور حول نجمه المضيف على بعد ضعفي المسافة التي يبعدها بلوتو عن شمسنا. |
اكتشف هابل تشكيل كوكب بطريقة غير تقليدية
بشكل عام ، يمكن تشبيه تكوين الكواكب في كوننا بطهي وجبة. يمكن أن تتغير "مكونات" تكوين الكوكب تمامًا ، وكذلك "طريقة الطهي".
اكتشف الباحثون الذين يستخدمون تلسكوب هابل الفضائي كوكبًا وهو يفعل ما يمكن تشبيهه بـ "الزريعة السريعة" - وهي عملية عنيفة ومكثفة تسمى عدم استقرار القرص. في هذه الطريقة ، بدلاً من وجود كوكب ينمو ويتراكم من نواة صغيرة تتراكم فيها المادة والغاز ، يبرد قرص الكواكب الأولي المحيط بالنجم ، وتتسبب الجاذبية في تفككه إلى جزء أو أكثر من شظايا كتلة الكوكب.
 |
| تمكن الباحثون من تصوير كوكب خارج المجموعة الشمسية حديث التكوين AB Aurigae b مباشرة على مدى 13 عامًا باستخدام مطياف Hubble's Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) وكاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة والمخطط الطيفي متعدد الأجسام (NICMOS). في أعلى اليمين ، تُظهر صورة NICMOS الخاصة بتلسكوب هابل التي تم التقاطها في عام 2007 AB Aurigae b في موقع جنوبي مناسب مقارنةً بنجمه المضيف ، والذي تم تغطيته بواسطة الفقرة التاجية للأداة. تُظهر الصورة التي تم التقاطها في عام 2021 بواسطة STIS أن الكوكب الأولي قد تحرك في عكس اتجاه عقارب الساعة بمرور الوقت. |
بحث علماء الفلك منذ فترة طويلة عن دليل واضح على هذه العملية كمرشح قابل للتطبيق في تكوين كواكب كبيرة شبيهة بالمشتري ، وأثبتت دقة هابل وطول عمره أنهما جزء أساسي مفقود من اللغز.
تظهر الأدلة انهيارًا عنيفًا مسؤولاً عن تكوين كوكب أولي يشبه كوكب المشتري.
قام تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا بتصوير أدلة مباشرة على تشكل كوكب أولي يشبه المشتري من خلال ما وصفه الباحثون بأنه "عملية مكثفة وعنيفة". يدعم هذا الاكتشاف نظرية نوقشت منذ فترة طويلة حول كيفية تشكل كواكب مثل المشتري ، تسمى "عدم استقرار القرص".
العالم الجديد قيد الإنشاء مضمن في قرص كوكبي أولي من الغبار والغاز بهيكل حلزوني مميز يدور حوله ، ويحيط بنجم شاب يقدر عمره بحوالي مليوني عام. كان هذا حول عمر نظامنا الشمسي عندما كان تكوين الكواكب جاريًا. (يبلغ عمر النظام الشمسي حاليًا 4.6 مليار سنة).
"الطبيعة ذكية. قال Thayne Currie من تلسكوب سوبارو و Eureka Scientific ، الباحث الرئيسي في الدراسة ، "يمكنه إنتاج الكواكب بعدة طرق مختلفة".
جميع الكواكب مصنوعة من مادة نشأت في قرص نجمي. تسمى النظرية السائدة لتشكيل كوكب المشتري بـ "التراكم الأساسي" ، وهو نهج من أسفل إلى أعلى حيث تنمو الكواكب المدمجة في القرص من أجسام صغيرة - تتراوح أحجامها من حبيبات الغبار إلى الصخور - وتصطدم وتلتصق ببعضها البعض أثناء دورانها حول نجم. ثم يتراكم هذا اللب الغازي ببطء من القرص. على النقيض من ذلك ، فإن نهج عدم استقرار القرص هو نموذج من أعلى إلى أسفل حيث عندما يبرد قرص ضخم حول النجم ، تتسبب الجاذبية في تفكك القرص بسرعة إلى جزء أو أكثر من شظايا كتلة الكوكب.
الكوكب المتشكل حديثًا ، المسمى AB Aurigae b ، ربما يكون أكبر بنحو تسع مرات من كوكب المشتري ويدور حول نجمه المضيف على مسافة هائلة تبلغ 8.6 مليار ميل - أي أكثر من ضعف المسافة من كوكب بلوتو عن شمسنا. عند هذه المسافة ، سيستغرق الأمر وقتًا طويلاً جدًا ، إذا حدث ذلك ، حتى يتشكل كوكب بحجم كوكب المشتري عن طريق التراكم الأساسي. هذا يقود الباحثين إلى استنتاج أن عدم استقرار القرص قد مكّن هذا الكوكب من التشكل على هذه المسافة الكبيرة. وهو يتناقض بشكل صارخ مع توقعات تكوين الكواكب من خلال نموذج تراكم النواة المقبول على نطاق واسع.
يجمع التحليل الجديد البيانات من جهازي هابل: مطياف التصوير بالتلسكوب الفضائي وكاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة والمخطط الطيفي متعدد الأجسام. تمت مقارنة هذه البيانات مع تلك الموجودة في أحدث أداة لتصوير الكواكب تسمى SCExAO على تلسكوب سوبارو الياباني البالغ طوله 8.2 متر والموجود في قمة ماونا كيا ، هاواي. ثبت أن ثروة البيانات من التلسكوبات الفضائية والأرضية أمر بالغ الأهمية ، لأن التمييز بين الكواكب الصغيرة وخصائص القرص المعقدة التي لا علاقة لها بالكواكب أمر صعب للغاية.
قال كوري: "تفسير هذا النظام يمثل تحديًا كبيرًا". "هذا هو أحد أسباب حاجتنا إلى هابل لهذا المشروع - صورة نظيفة لفصل الضوء عن القرص وأي كوكب بشكل أفضل."
قدمت الطبيعة نفسها أيضًا يد المساعدة: فالقرص الهائل من الغبار والغاز الذي يدور حول النجم AB Aurigae مائل تقريبًا وجهاً لوجه أمام رؤيتنا من الأرض.
أكد كوري أن طول عمر هابل لعب دورًا خاصًا في مساعدة الباحثين على قياس مدار الكوكب الأولي. كان في الأصل متشككًا جدًا في أن AB Aurigae b كان كوكبًا. أثبتت البيانات الأرشيفية من هابل ، جنبًا إلى جنب مع التصوير من سوبارو ، أنها نقطة تحول في تغيير رأيه.
قال كوري: "لم نتمكن من الكشف عن هذه الحركة في حدود عام أو عامين". "قدم هابل خطًا أساسيًا زمنيًا ، جنبًا إلى جنب مع بيانات سوبارو ، لمدة 13 عامًا ، وهو ما كان كافياً ليكون قادرًا على اكتشاف الحركة المدارية."
وأضاف أوليفييه جويون من جامعة أريزونا ، توكسون ، وتلسكوب سوبارو ، هاواي: "هذه النتيجة تعزز عمليات المراقبة الأرضية والفضائية ، وسنعود بالزمن إلى الوراء مع ملاحظات هابل الأرشيفية". "لقد تم الآن النظر إلى AB Aurigae b بأطوال موجية متعددة ، وظهرت صورة متسقة - صورة صلبة جدًا."
نُشرت نتائج الفريق في عدد 4 أبريل 2022 من مجلة Nature Astronomy .
أكد آلان بوس من معهد كارنيجي للعلوم في واشنطن العاصمة أن "هذا الاكتشاف الجديد دليل قوي على أن بعض الكواكب الغازية العملاقة يمكن أن تتشكل من خلال آلية عدم استقرار القرص". "في النهاية ، الجاذبية هي كل ما يهم ، حيث ستنتهي بقايا عملية تكوين النجوم معًا عن طريق الجاذبية لتشكيل الكواكب ، بطريقة أو بأخرى."
يوفر فهم الأيام الأولى لتكوين الكواكب الشبيهة بالمشتري لعلماء الفلك سياقًا أكبر في تاريخ نظامنا الشمسي. يمهد هذا الاكتشاف الطريق لدراسات مستقبلية عن التركيب الكيميائي لأقراص الكواكب الأولية مثل AB Aurigae ، بما في ذلك تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا .