لقد اعتقد علماء الفلك منذ فترة طويلة أن الأقراص الدوامة من الغاز والغبار التي تشكل الكواكب حول النجوم الشابة تدوم فقط حوالي 10 ملايين سنة. ومع ذلك، يظهر اكتشاف رائد أنه بالنسبة لبعض النجوم منخفضة الكتلة، يمكن لهذه الأقراص أن تستمر لفترة أطول بكثير - تصل إلى 30 مليون سنة.
يظهر هنا نجم أقل كتلة محاطًا بقرص مكون من الغاز والغبار مكون للكوكب. يمكن لعملية تكوين الكوكب أن تسبب فجوات في الإسطرلاب، غير موضحة في هذا الرسم البياني. تُظهر الخطوط الانسيابية القريبة من المركز أن المواد الموجودة في القرص لا تزال تتساقط على النجم. مصدر الصورة: ناسا/CXC/M. فايس
تكشف عمليات الرصد باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا عن بيئات مستقرة وغنية بالغاز حول هذه النجوم، مما يزيد من احتمالية تكوين الكواكب على المدى الطويل. يمكن أن يكون لهذا آثار كبيرة على فهمنا لتطور الكواكب وإمكانية الحياة خارج الأرض، خاصة في أنظمة مثل TRAPPIST-1 حيث ربما كان لدى الكواكب المزيد من الوقت لتتشكل في المنطقة الصالحة للسكن.
لو كان للكون ألبوم صور، فمن المحتمل أن يحتوي على صور لأقراص دوارة من الغاز والغبار تتشكل حول النجوم الشابة - مشاتل الكواكب. يُعتقد أن هذه الأقراص المكونة للكواكب هي مرحلة شائعة ولكنها قصيرة العمر في حياة معظم النجوم الشباب، حيث توفر المواد الخام اللازمة لبناء الكواكب.
عادةً، تدوم هذه الأقراص حوالي 10 ملايين سنة قبل أن تتبدد، وهو وجود قصير الأمد من الناحية الكونية. ومع ذلك، توصل الباحثون في جامعة أريزونا إلى اكتشاف مذهل: بعض الأسطرلابات كانت موجودة لفترة أطول بكثير من المتوقع. تظهر نتائجهم أنه حول النجوم الصغيرة جدًا، تلك التي تبلغ كتلتها عُشر كتلة الشمس أو أقل، تبقى هذه الأقراص لفترة أطول بكثير مما كان يُعتقد سابقًا.
في دراسة نشرت في مجلة Astrophysical Letters Journal، قام فريق بقيادة فنغ لونغ من مختبر القمر والكواكب بجامعة أريزونا بإجراء ملاحظات تفصيلية لقرص كوكبي أولي يبلغ عمره 30 مليون سنة، أي ثلاثة أضعاف ما توقعه العلماء عادةً. وباستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا، أجروا أول تحليل كيميائي مفصل لقرص طويل العمر، مما يوفر أدلة جديدة حول تكوين الكواكب وإمكانية وجود عوالم صالحة للحياة خارج نظامنا الشمسي.
قال لانغ، المؤلف الأول للورقة البحثية وباحث ساجان في مختبر القمر والكواكب: "بمعنى ما، توفر لنا الأقراص الكوكبية الأولية نموذجًا أوليًا للأنظمة الكوكبية، بما في ذلك لمحة عما بدا عليه النظام الشمسي في بداياته".
وطالما أن النجم لديه كتلة معينة، فإن الإشعاع عالي الطاقة الصادر عن النجم الشاب سوف ينفخ الغاز والغبار خارج القرص، مما يجعله غير متاح كمواد خام لبناء الكواكب.
لاحظ الفريق نجمًا، يُعرف رسميًا باسم WISE J044634.16-262756.1B - وهو أكثر ملاءمة J0446B - يقع في كوكبة كولومبوس (وتعني "الحمامة" باللاتينية)، على بعد حوالي 267 سنة ضوئية من الأرض. ووجد الباحثون أن قرصه المكون للكوكب استمر لمدة أطول بثلاث مرات تقريبًا من المتوقع.
على الرغم من أننا نعلم أن معظم الأقراص النجمية تتبدد خلال 10 إلى 20 مليون سنة، إلا أننا وجدنا أنه بالنسبة لأنواع معينة من النجوم، يمكن أن تستمر أقراصها لفترة أطول بكثير. وبما أن المادة الموجودة في الإسطرلاب توفر المادة الخام للكواكب، فإن عمر الإسطرلاب يحدد مقدار الوقت الذي يحتاجه النظام لتكوين الكواكب.
على الرغم من أن النجوم الصغيرة تحتفظ بأقراصها لفترة أطول، إلا أن كيمياء الأقراص الخاصة بها لا تتغير بشكل كبير. التركيب الكيميائي متشابه بغض النظر عن العمر، مما يشير إلى أن التركيب الكيميائي لا يتغير بشكل جذري حتى عندما يصل الإسطرلاب إلى عمر مرتفع جدًا. هذه البيئة الكيميائية المستقرة وطويلة الأمد يمكن أن تمنح الكواكب التي تدور حول نجوم منخفضة الكتلة مزيدًا من الوقت للتشكل.
ومن خلال تحليل محتوى الغاز في القرص، استبعد الباحثون احتمال أن يكون القرص المحيط بـ J0446B هو ما يسمى بقرص الحطام، وهو قرص طويل الأمد يتكون من مادة من الجيل الثاني تنتجها اصطدامات الأجسام الشبيهة بالكويكبات.
"لقد اكتشفنا غازات مثل الهيدروجين والنيون، مما يخبرنا أن الغاز الأصلي لا يزال موجودًا في القرص حول J0446B."
يقول المؤلفون إن الوجود المؤكد لأقراص نجمية طويلة العمر وغنية بالغاز له آثار على الحياة خارج النظام الشمسي. ومما يثير اهتمام الباحثين بشكل خاص نظام TRAPPIST-1، الذي يبعد 40 سنة ضوئية عن الأرض ويتكون من نجم قزم أحمر وسبعة كواكب بحجم الأرض. وتقع ثلاثة من الكواكب في "المنطقة الصالحة للسكن"، حيث تسمح الظروف بوجود الماء السائل، مما يجعل الحياة ممكنة، على الأقل من حيث المبدأ.
يقول المؤلفون المشاركون إنه نظرًا لأن النجوم ذات الأقراص الكوكبية طويلة العمر لها كتلة مماثلة للنجم المركزي في نظام TRAPPIST-1، فإن وجود أقراص كوكبية طويلة العمر يعد أمرًا مثيرًا للاهتمام بشكل خاص لتطور الأنظمة الكوكبية.
وقالت إيلاريا باسكوتشي، أستاذة علوم الكواكب في LPL: "من أجل تشكيل الترتيب المداري المحدد الذي نراه في TRAPPIST-1، تحتاج الكواكب إلى الهجرة داخل القرص، وهذه العملية تتطلب وجود الغاز". "إن وجود الغاز على المدى الطويل الذي نجده في هذه الأقراص قد يكون مسؤولاً عن الترتيب الفريد لـ TRAPPIST-1."
ولم يتم حتى الآن اكتشاف الأقراص طويلة العمر في النجوم ذات الكتلة العالية مثل شمسنا، لأن النجوم في مثل هذه الأنظمة تتطور بسرعة أكبر وتتشكل الكواكب في فترات زمنية أقصر. لاحظ المؤلفون أنه على الرغم من أن نظامنا الشمسي اتبع مسارًا تطوريًا مختلفًا، إلا أن الإسطرلاب طويل العمر يمكن أن يخبر الباحثين بالكثير عن الكون، حيث يُعتقد أن النجوم منخفضة الكتلة يفوق عدد النجوم الشبيهة بالشمس بكثير.
إن الفهم الأفضل لكيفية تطور الأنظمة النجمية منخفضة الكتلة والحصول على لقطات لأقراص النجوم طويلة العمر يمكن أن يساعد في تمهيد الطريق لملء الفجوات في الألبوم الكوني.
تم تجميعها من / scitechdaily