مفهوم الفنان لكوكب يشبه كوكب المشتري يدور حول نجم. حقوق الصورة: ناسا اضغط للتكبير
باستخدام تلسكوب سبيتزر الفضائي التابع لناسا ، اكتشف فريق من علماء الفلك بقيادة جامعة روتشستر فجوات تطوق الأقراص المتربة حول نجمين صغيرين جدًا ، مما يشير إلى أن الكواكب العملاقة للغاز قد تكونت هناك. قبل عام ، وجد هؤلاء الباحثون أنفسهم دليلاً على أول "كوكب صغير" حول نجم صغير ، يتحدى معظم نماذج علماء الفيزياء الفلكية لتكوين الكوكب العملاق.
لا تعزز الاكتشافات الجديدة في عدد 10 سبتمبر من مجلة Astrophysical Journal Letters فكرة أن الكواكب العملاقة مثل المشتري تتشكل بشكل أسرع بكثير مما توقعه العلماء تقليديًا ، ولكن أحد النجوم المغطاة بالغاز ، ويطلق عليه GM Aurigae ، يماثل نظيرتنا الخاصة. النظام الشمسي. في عمر مليون سنة فقط ، يعطي النجم نافذة فريدة من نوعها حول كيفية ظهور عالمنا.
يقول دان واتسون ، أستاذ الفيزياء وعلم الفلك في جامعة روتشستر: "إن GM Aurigae هي في الأساس نسخة أصغر بكثير من شمسنا ، والفجوة في قرصها هي بنفس حجم المساحة التي تشغلها كواكبنا العملاقة". قائد فريق البحث عن أقراص سبيتزر IRS. يقول: "إن النظر إليها يشبه النظر إلى صور الأطفال لشمسنا ونظامنا الشمسي الخارجي".
تقول نوريا كالفيت ، أستاذة علم الفلك في جامعة ميشيغان والمؤلفة الرئيسية لهذه الورقة: "تشكل النتائج تحديًا للنظريات الموجودة حول تكوين الكواكب العملاقة ، خاصة تلك التي تتراكم فيها الكواكب تدريجيًا على مدى ملايين السنين". "سوف تساعدنا مثل هذه الدراسات في نهاية المطاف على فهم أفضل لكيفية تشكل الكواكب الخارجية ، وكذلك غيرها في الكون."
تعيش "كواكب الأطفال" الجديدة ضمن عمليات التطهير التي تم البحث عنها في الأقراص حول النجوم DM Tauri و GM Aurigae ، على بعد 420 سنة ضوئية في كوكبة برج الثور. تم الاشتباه في أن هذه الأقراص لعدة سنوات لها ثقوب مركزية قد تكون بسبب تكوين الكوكب. ومع ذلك ، فإن الأطياف الجديدة لا تترك أي شك: الفجوات فارغة وحادة للغاية بحيث أن تكوين الكواكب هو إلى حد بعيد التفسير الأكثر منطقية لمظهرها.
لا يمكن حتى الآن رؤية الكواكب الجديدة مباشرة ، ولكن أداة Spectre Infrared Spectrograph (IRS) أظهرت بوضوح أن منطقة الغبار المحيطة ببعض النجوم مفقودة ، مما يشير بقوة إلى وجود كوكب حول كل منها. يكون الغبار في قرص كوكبي أولي أكثر سخونة في المركز بالقرب من النجم ، وبالتالي يشع معظم الضوء في أطوال موجية أقصر من الامتدادات الخارجية الأكثر برودة للقرص. وجد فريق IRS Disks أن هناك عجزًا مفاجئًا في إشعاع الضوء عند جميع الأطوال الموجية القصيرة للأشعة تحت الحمراء ، مما يشير بقوة إلى أن الجزء المركزي من القرص كان غائبًا. هذه النجوم صغيرة جدًا بالمعايير النجمية ، عمرها حوالي مليون سنة ، ولا تزال محاطة بأقراص الغازات الجنينية. التفسير الوحيد القابل للتطبيق لغياب الغاز الذي يمكن أن يحدث خلال عمر النجم القصير هو أن الكوكب - على الأرجح عملاق غاز مثل المشتري - يدور حول النجم ويجرف الغازات في تلك المسافة من الجاذبية نجمة.
كما هو الحال مع النتائج التي توصلت إليها الكواكب الصغيرة في العام الماضي ، تمثل هذه الملاحظات تحديًا لجميع النظريات الموجودة حول تكوين الكواكب العملاقة ، لا سيما تلك الخاصة بنماذج "التراكم الأساسي" التي يتم فيها بناء هذه الكواكب من خلال تراكم الأجسام الصغيرة ، والتي تتطلب الكثير المزيد من الوقت لبناء كوكب عملاق أكثر من عصر هذه الأنظمة.
اكتشف فريق IRS Disks شيئًا آخر غريبًا حول GM Aurigae. بدلاً من إزالة مركزية بسيطة لقرص الغبار ، كما هو الحال في الحالات الأخرى التي تمت دراستها ، فإن GM Aurigae لديه فجوة واضحة في قرصه تفصل بين قرص خارجي كثيف ومغبر من قرص داخلي ضعيف. يمكن أن تكون هذه مرحلة متوسطة حيث يقوم الكوكب الجديد بإزالة الغبار المحيط به ويؤدي إلى إزالة مركزية كاملة مثل أقراص "كوكب الأطفال" الأخرى ، أو قد يكون نتيجة لتكوين كواكب متعددة في غضون فترة زمنية قصيرة واكتساح الغبار بطريقة أكثر تعقيدًا.
تمتلك GM Aurigae 1.05 ضعف كتلة Sun-a near twin؟ لذلك ستتطور إلى نجم مشابه جدًا للشمس. إذا كانت مضغوطة على نظامنا الشمسي ، فستمتد الفجوة المكتشفة تقريبًا من مدار المشتري (460 مليون ميل) إلى مدار أورانوس (1.7 مليار ميل). هذا هو نفس النطاق الذي تظهر فيه الكواكب العملاقة للغاز في نظامنا. الكواكب الصغيرة غير العملاقة للغاز ، والعوالم الصخرية مثل الأرض ، لن تكتسح الكثير من المواد ، وبالتالي لن يمكن اكتشافها من غياب الغبار.
تم إطلاق تلسكوب سبيتزر الفضائي إلى المدار في 25 أغسطس 2003. يقود فريق أبحاث IRS Disks أعضاء قاموا ببناء جهاز Spectre Spectrograph بالأشعة تحت الحمراء ، ويتضمن علماء الفلك في جامعة روتشستر ، جامعة كورنيل ، جامعة ميشيغان ، الوطنية المستقلة جامعة المكسيك ، وجامعة فيرجينيا ، وكلية إيثاكا ، وجامعة أريزونا ، وجامعة كاليفورنيا. يدير مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في باسادينا ، كاليفورنيا ، مهمة تلسكوب سبيتزر الفضائي لمديرية مهمة العلوم التابعة لناسا في واشنطن. يتم إجراء العمليات العلمية في مركز سبيتزر للعلوم في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في باسادينا أيضًا.
