إليك الأول. يرى الفلكيون قمرًا يتشكل حول كوكب خارجي للأطفال

Send

اكتشف الفلكيون ، لأول مرة ، أقمارًا تتشكل في قرص الحطام حول كوكب خارجي كبير. لقد اشتبه علماء الفلك لفترة طويلة في أن هذه هي الطريقة التي تحصل بها الكواكب الكبيرة - مثل المشتري في نظامنا الشمسي - على أقمارها. يحدث كل شيء حول نجم صغير جدًا يدعى PDS 70 ، على بعد حوالي 370 سنة ضوئية في كوكبة Centaurus.

"للمرة الأولى ، يمكننا أن نرى بشكل قاطع العلامات المنبثقة عن قرص كواكب ..."
أندريا إيزيلا ، مؤلفة رئيسية ، جامعة رايس

النظرية المقبولة لكيفية تكوين الكواكب تسمى الفرضية السديمية. يبدأ كل شيء بتكوين نجم في سحابة هائلة من الغاز تسمى سحابة جزيئية عملاقة (GMC). عندما تتشكل النجم ، تتشكل السحابة على شكل قرص دوار مسطح من الغاز والغبار يسمى قرص الكواكب الأولية ، أو القرص المحيطي. يبدأ الأمر في الاندماج في كتل في هذا القرص ، وتتحول هذه المجموعات إلى كواكب.

إذا نمت كتلة كوكب يتشكل في القرص أكبر من حوالي 10 كتل أرضية ، يحدث شيء آخر. بسبب كتلته ، يفتح هذا الكوكب فجوة في القرص الكوكبي الأولي. عندما تمر المادة من خلال تلك الفجوة ، يمكن أن تقترب بدرجة كافية من الكوكب بحيث تسيطر جاذبية الكوكب على جاذبية نجم المضيف. ثم يتم حجز هذه المادة في قرص كواكب يدور حول الكوكب ، مثل قرص داخل قرص.

يتم تجميع الكثير من المواد داخل القرص الكواكب في الكوكب المشكل. ولكن ليس كل ذلك. نفس القوى التي خلقت الكواكب من القرص النجمي تذهب للعمل. يمكنهم إنشاء أقمار من المواد التي تدور في القرص حول الكوكب.

الآن اكتشف فريق من علماء الفلك هذا القرص الكواكب ، وتشكلت الأقمار فيه ، لأول مرة.

المؤلف الرئيسي للدراسة الذي يوجز هذه النتائج هو أندريا إيزيلا ، عالمة الفلك في جامعة رايس في هيوستن ، تكساس. نُشرت النتائج في رسائل مجلة الفيزياء الفلكية ، بعنوان "الكشف عن انبعاث مستمر للقياس المرتبط بالكواكب الأولية المرشحة".

وقالت إيزيلا: "تتشكل الكواكب من أقراص الغاز والغبار حول النجوم المشكّلة حديثًا ، وإذا كان الكوكب كبيرًا بما يكفي ، فيمكنه تشكيل قرصه الخاص أثناء تجميع المواد في مداره حول النجم". "المشتري وأقماره هي نظام كوكبي صغير داخل نظامنا الشمسي ، على سبيل المثال ، ويعتقد أن أقمار المشتري تشكلت من قرص كواكب عندما كان المشتري صغيرًا جدًا."

كل شيء يحدث حول النجم PDS 70. كان ذلك النجم في الأخبار قبل عام عندما التقط علماء الفلك أول صورة لكوكب حديث التكوين في قرص نجمي. يسمى هذا الكوكب PDS 70b. كان هذا الاكتشاف خبرًا كبيرًا في ذلك الوقت ، لسبب وجيه.

PDS 70b ليس الكوكب الوحيد الذي يدور حول النجم. يوجد كوكب آخر ، PDS 70c ، في المدار أيضًا ، وكلاهما عمالقة غاز. تم الكشف عن كل من هذه الكواكب من قبل المرصد الجنوبي الأوروبي (ESO) تلسكوب كبير جدا (VLT) في البصرية والأشعة تحت الحمراء. التوهج الدافئ للهيدروجين المتراكم في زوج الكواكب هو ما أعطاهم.

جمع الفريق بين ملاحظات VLT والملاحظات الراديوية الجديدة من Atacama Large Millimeter / sub-Millimeter Array (ALMA.) والنتيجة هي دليل مقنع على قرص كوكبي أولي حول النجم الخارجي ، PDS 70c.

وقالت أندريا إيسيلا ، الكاتبة الرئيسية: "للمرة الأولى ، يمكننا أن نرى بشكل قاطع العلامات المنبثقة عن قرص كواكب ، مما يساعد على دعم العديد من النظريات الحالية لتكوين الكوكب".

وقال: "بمقارنة ملاحظاتنا بالصور عالية الدقة بالأشعة تحت الحمراء والصور البصرية ، يمكننا أن نرى بوضوح أن التركيز الغامض لجزيئات الغبار الصغيرة هو في الواقع قرص من الغبار من الكوكب ، وهي أول ميزة من هذا النوع تتم ملاحظتها بشكل قاطع". ووفقًا للباحثين ، فإن هذه هي المرة الأولى التي يُرى فيها كوكب بوضوح في هذه النطاقات الضوئية الثلاثة المميزة.

أجاب سؤال واحد ، وطرح سؤال آخر

يعرض PDS 70b و c خصائص مختلفة ، والفريق وراء هذه الدراسة غير متأكد تمامًا مما يعنيه كل ذلك.

"ما هذا وما يعنيه لهذا النظام الكوكبي لم يعرف بعد".
أندريا إيزيلا ، مؤلفة رئيسية ، جامعة رايس

PDS 70c ، النجم الخارجي للزوج ، بعيد عن نجمه مثل نبتون بعيدًا عن الشمس. إنه في نفس الموقع تمامًا مثل عقدة غبار واضحة تظهر في بيانات ALMA. بما أن هذا الكوكب يسطع بشكل ساطع في نطاقات الضوء تحت الحمراء والهيدروجين ، يمكن لعلماء الفلك أن يقنعوا بشكل مقنع أن كوكب كامل التكوين موجود بالفعل في المدار هناك. تظهر شرائط الأشعة تحت الحمراء والهيدروجين اللامعة أن الغاز القريب لا يزال يتم استقباله على سطح الكوكب ، مما ينهي طفرة نمو المراهقين.

يقدر علماء الفلك أن PDS 70c هو ما يقرب من 1 إلى 10 أضعاف كتلة المشتري. وأشارت إيسيلا إلى أنه "إذا كان الكوكب على الطرف الأكبر من هذا التقدير ، فمن المحتمل جدًا أنه قد تكون هناك أقمار بحجم الكوكب تتشكل حوله".

لكن PDS 70b لديه شيء آخر يحدث. تلك الكواكب ، التي هي على مسافة قريبة تقريبًا من نجمها مثل نجم أورانوس من الشمس ، لديها كتلة من الغبار خلفها مثل الذيل. والفلكيون غير متأكدين من كيفية ملاءمتها.

وقالت إيزيلا: "ما هذا وما يعنيه هذا النظام الكوكبي لم يعرف بعد". "الشيء الحاسم الوحيد الذي يمكننا قوله هو أنه بعيد بما فيه الكفاية عن كوكب الأرض ليكون سمة مستقلة."

الفلكيون متأكدون تمامًا من أن العملية التي يمكنهم رؤيتها حول PDS 70c هي نفس العملية التي عملت على إنشاء أقمار المشتري. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن عملاق الغاز الآخر في نظامنا الشمسي يختلف عن المشتري. ربما تم إنشاء أقمار زحل نتيجة قرص كواكب ، لكن حلقاته الجليدية تم إنشاؤها على الأرجح من قبل المذنبات والأجسام الصخرية الأخرى التي تصطدم ببعضها البعض.

من الصعب ملاحظة هذه الأنظمة الكواكب الخارجية في الضوء البصري والأشعة تحت الحمراء. الطاقة من النجم في تلك الأجزاء من الطيف تغرق الضوء من الكواكب. لكن ليس لـ ALMA.

تركز ALMA على موجات الراديو ، ولا تصدر النجوم سوى موجات الراديو بشكل ضعيف. يقول الفريق أنه يمكنهم الاستمرار في مراقبة نظام PDS 70 مع ALMA لمشاهدته أثناء تغيره وتطوره.

واختتم إيزيلا حديثه قائلاً: "هذا يعني أننا سنتمكن من العودة إلى هذا النظام في فترات زمنية مختلفة ، ومن السهل رسم خريطة لمدار الكواكب وتركيز الغبار في النظام". "سيعطينا هذا رؤى فريدة حول الخصائص المدارية للأنظمة الشمسية في مراحل تطورها الأولى."

إن اكتشاف هذا القرص الكواكب والأقمار المحتملة التي تتشكل فيه مثيرة للاهتمام بحد ذاتها ، ولكن الطريقة التي وجد بها الفريق القرص واعدة للمستقبل. في حين تم العثور على آخرين ، فإن هذه الدراسة هي الأكثر إقناعًا.

وقالت إيزيلا: "هناك عدد قليل من الكواكب المرشحة التي تم اكتشافها في الأقراص ، لكن هذا مجال جديد للغاية ، وما زالت جميعها موضع جدل". "(PDS 70 b و PDS 70 c) من بين الأكثر قوة لأنه كانت هناك ملاحظات مستقلة بأدوات وتقنيات مختلفة."

في ختام بحثهم ، يقول المؤلفون: "نحن نجادل في أن الملاحظات البصرية و NIR و (دون) المليمترات مكملة للغاية لأنها تستكشف جوانب متنوعة من عمليات تراكم الكوكب وتتأثر بأخطاء منهجية مختلفة." لاحظوا أيضًا أن ALMA وحدها لا يمكنها القيام بالعمل. من خلال الجمع بين الملاحظات المختلفة ، فتحوا هذه الكواكب الخارجية وأقراصها حتى دراسة أكثر تفصيلاً.

من الدراسة: "مع وصول ALMA والتلسكوبات الضوئية الموجودة إلى قدرات التصوير الكاملة ، فإن الملاحظات القادمة للأقراص المجاورة للنجوم التي تتميز بتجاويف وفجوات مثل تلك التي لوحظت في PDS 70 قد تكشف عن المزيد من الكواكب حديثة الولادة تتفاعل مع قرص الولادة الخاص بها. هذه الملاحظات أساسية للتحقيق في العمليات المسؤولة عن تشكيل أنظمة الكواكب.