يحب علماء الفلك مراقبة النجوم الصغيرة البعيدة أثناء تشكلها. تولد النجوم من سحابة جزيئية ، وبمجرد أن تتجمع المادة في تلك السحابة معًا ، يشتعل الاندماج ويبدأ النجم حياته. تسمى المادة المتبقية من تكوين النجم بالقرص المحيطي.
بينما تدور المادة الموجودة في القرص المحيطي حول النجم الدوار الآن ، فإنها تتجمع في كواكب فردية. عندما تتشكل الكواكب فيه ، تترك فجوات في هذا القرص. أو هكذا نعتقد.
أحد أشهر النجوم الشباب يُدعى HL Tauri. إنها في كوكبة برج الثور وتبعد حوالي 450 سنة ضوئية. التقطت مجموعة Atacama Large Millimeter Array (ALMA) صورة معروفة لـ HL Tauri في عام 2014. هذه الصورة هي الصورة الأكثر حدة التي التقطتها ALMA.
منذ ذلك الحين ، لاحظ علماء الفلك نجومًا شابة أخرى ، ووجدوا أيضًا فجوات في أقراصهم. لاحظ أن ALMA ، كما يخبرنا اسمها ، ليس تلسكوب ضوئي مرئي. يوجد الكثير من الغاز والغبار في الأقراص المحيطة ، مما يجعل الضوء المرئي عديم الفائدة لدراستها. تلاحظ ALMA في الأطوال الموجية للضوء بين موجات الأشعة تحت الحمراء والموجات اللاسلكية ، بحيث يمكنها الرؤية في القرص الدوار للغاز والغبار.
بحثت دراسة جديدة في 18 نجمًا صغيرًا وأقراصها ، ووجدت دليلًا على أن 8 من هذه النجوم لديها ما يسمونه "مكامن السرعة" التي قد تشير إلى وجود كواكب شابة لا تزال تتشكل. الدراسة بعنوان "تسعة انحرافات موضعية من دوران كبلر في الأقراص DSHARP Circumstellar: الأدلة الحركية للكواكب الأولية التي نحت الثغرات." المؤلف الرئيسي للدراسة هو كريستوف بينت من جامعة موناش ، أستراليا ، وجامعة غرونوبل ألب ، فرنسا). نُشرت الورقة في مجلة The Astrophysical Journal Letters.
على الرغم من أن الفلكيين يمكنهم رؤية الفجوات في الأقراص المحيطة ، إلا أنهم لا يستطيعون رؤية الكواكب. بعد سنوات من المحاولة مع بعض أفضل التلسكوبات في العالم ، قام الفلكيون بتصوير كوكب خارجي واحد فقط بشكل مباشر في فجوة حول نجم واحد. لذلك على الرغم من أنه قد يبدو واضحًا أن كواكب الأطفال مسؤولة ، ولا توجد طريقة أخرى لتكوينها ، إلا أنها لا تزال نظرية غير مثبتة. تساعد هذه الدراسة الجديدة في جعل الحالة التي تسببها الكواكب على الأقل بعض الفجوات الملحوظة في الأقراص المحيطة.
استخدمت هذه الدراسة بيانات من الهياكل الأساسية للقرص بمشروع الدقة العالية الزاوية (DSHARP). يستخدم DSHARP ALMA لدراسة أقراص محيطية مشرقة قريبة (تسمى أيضًا الأقراص الكوكبية الأولية). وفقًا للموقع الإلكتروني ، تم تصميم DSHARP "لتقييم مدى انتشار الهياكل الفرعية الصغيرة وأشكالها ومواقعها وأحجامها واتساعها في توزيعات مواد القرص وكيف يمكن أن تكون مرتبطة بعملية تكوين الكوكب."
هناك تفسيرات مرشحة أخرى للفجوات في الأقراص. إحداهما خطوط الثلج أو خطوط الصقيع. في قرص الحطام المحيطي ، يكون خط الصقيع هو المسافة من النجم حيث يكون باردًا بما يكفي لتجميد المواد المتطايرة. وهذا لا يشمل فقط جليد الماء ، ولكن أيضًا الأمونيا والميثان وثاني أكسيد الكربون وغيرها. بعد خط التجمد ، تتجمد هذه المواد في حبيبات جليدية صلبة.
تفسير آخر محتمل لهذه الفجوات هو تلبد غبار الحبوب. وذلك عندما يتراكم الغبار في هيكل صلب من خلال الحرارة والضغط ، ولكن بدون ذوبان. اكتشف فريق من العلماء هذه الفكرة في هذه الورقة.
وتشمل المرشحات الأخرى تأثيرات المغنطيسية المائية ، وتدفق المناطق ، ومصائد الغبار المستحثة ذاتيا. بعد صورة ALMA لعام 2014 لـ HL Tauri وحلقاته ، نشر الباحثون عددًا من الأوراق التي تقدم أدلة لصالح كل هذه التفسيرات المحتملة.
لكن لا أحد منهم مثير للفضول مثل تفسير كوكب الطفل. وبما أننا نعلم الآن أن معظم النجوم ، إن لم يكن كلها ، تستضيف كواكب خارجية ، فمن المنطقي.
ALMA لا تلتقط فقط صور هؤلاء النجوم الشباب وأقراصهم من الحطام. يستخدم قوته لدراسة توزيع الغاز في الأقراص. الصورة أدناه من الدراسة الجديدة. يقارن توزيع الغازات في خمسة أقراص بقياسات السرعة لنفس القرص.
في قلب هذه الدراسة الجديدة ، هناك ما يسمى بـ "مكامن السرعة".
قرص الحطام المحيطي حول HL Tauri والنجوم الصغيرة الأخرى مصنوع إلى حد كبير من الغاز ، وهو يدور. أثناء دورانها ، تخضع حركتها للسرعة Keplerian. تصف سرعة Keplerian كيف يجب أن يتحرك قرص من المادة عندما يهيمن عليها جسم ضخم في مركزه. ولكن كما تظهر الصورة أعلاه ، هناك مكامن الخلل في الغاز. وفقا لمؤلفي الورقة الجديدة ، فإن هذه الشواهد هي دليل على كواكب شابة.
من الورقة: "الكواكب المدمجة تعكر تدفق الغاز Keplerian في محيطهم ، وتطلق موجات لولبية في صدى Lindblad داخل وخارج مداراتهم."
بالنسبة لواحد على الأقل من 20 نجمة شابة ، فإن التدفق المتقطع دليل على عمالقة الغاز الكبيرة: "كشفت القياسات الدقيقة لمنحنيات الدوران ، على سبيل المثال ، تدرجات الضغط الشعاعي والتدفقات الرأسية ، مدفوعة على الأرجح بفجوات منحوتة في كثافة سطح الغاز بواسطة المشتري - كتلة الكواكب في قرص HD 163296. "
تقدم الدراسة الكثير من الأدلة القوية التي تدعم الكواكب الأولية. لكن المؤلفين يعترفون بأنه قد تكون هناك أسباب أخرى. واحد منهم موجود في البيانات نفسها.
يقول المؤلفان: "قد ينتج عن العديد من تأثيرات المراقبة والآليات الفيزيائية ميزات في خرائط القنوات تشبه خروقات السرعة". "الأكثر وضوحًا هو عملية إعادة البناء عند نسبة إشارة إلى ضوضاء منخفضة والتي غالبًا ما تؤدي إلى انبعاث غير مكتمل يمكن الخلط بينه وبين حالات الخلل. لا يمكننا استبعاد وجود مثل هذه القطع الأثرية في بيانات DSHARP ... "
لكنهم اتخذوا خطوات للقضاء على هذه الأخطاء ، وفي نهاية ورقتهم يدلون بالعديد من العبارات في ملخص:
- "وجدنا تسعة اضطرابات سرعة موضعية (خاصة بالقناة) تدل على حركة غير كبلر في ملاحظات DSHARP لـ 8 أقراص كوكبية أولية ، من أصل 18 مصدرًا مختارًا."
- "من شأن وجود الكواكب المدمجة أن يفسر بطبيعة الحال كلاً من الحلقات المتصلة وانحرافات سرعة الغاز عن دوران كبلر."
- "إذا كانت الكواكب مسؤولة بالفعل عن هذه التواءات السرعة المؤقتة ، فيجب أن يكون لها كتل من كتلة كتلة المشتري".
- في العديد من الحالات ، لم يتمكن المؤلفون من الوصول إلى استنتاجات محددة. "... عدم إجراء عمليات التقصي في الأقراص الأخرى أو في الفجوات الأخرى في الأقراص التي اكتشفنا فيها شبكًا لا يعني بالضرورة عدم وجود كواكب كوكب المشتري."
لذلك لدينا ذلك. تقدم هذه الورقة الشاملة والمثيرة للاهتمام فكرة أن الفجوات في أقراص الحطام النجمية ناتجة بالفعل عن الكواكب الصغيرة.
مع نمو قوتنا في المراقبة ، ومع تشغيل التلسكوبات مثل James Webb وغيرها ، من المرجح أن تزداد الأدلة قاطعة.
لكن في العلم ، لا تعرف حتى تعرف.
أكثر:
- بيان صحفي: صورة مميزة: دليل على الكواكب في الأقراص؟
- ورقة بحثية: تسعة انحرافات موضعية من دوران كبلر في أقراص DSHARP الدائري: دليل حركي على الكواكب الأولية التي نحت الثغرات
- مجلة الفضاء: انظر إلى هذه المجموعة الرائعة من أقراص تكوين الكوكب حول النجوم الأخرى
