كيف تتشكل الكواكب؟ اليوم “المشتري الصغير” يقدم أدلة جديدة

كيف تتشكل الكواكب؟ لسنوات عديدة اعتقد العلماء أنهم فهموا هذه العملية من خلال دراسة المثال الوحيد الذي تمكنا من الوصول إليه: نظامنا الشمسي.

كيف تتشكل الكواكب هو هدف رئيسي، ومع ذلك، فإن اكتشاف الكواكب حول النجوم البعيدة في 1990s أوضح أن الصورة كانت أكثر تعقيدا بكثير مما كنا نعرف.

في بحث جديد، رصدنا عملاقا غازيا ساخنا يشبه المشتري في عملية التشكل حول نجم يبعد حوالي 500 سنة ضوئية عن الأرض سيساعدنا في معرفة كيف تتشكل الكواكب.

هذه اللقطة النادرة لكوكب في طور التشكل بالفعل، تسحب المادة من قرص ضخم من الغبار والغاز الذي يحوم حول شمسه الرضيعة أيضا، فتحت نافذة على الألغاز التي حيرت علماء الفلك لسنوات.

مقالة ذات صلة : الشمس رشت الأرض بالماء على الأغلب

انتصار علمي؟

بدأ التحقيق العلمي في أصول الأرض والكواكب الأخرى في نظامنا الشمسي في منتصف 1700s.

بناء على عمل المفكر السويدي إيمانويل سويدبورغ، اقترح الفيلسوف الألماني الشهير إيمانويل كانط أن الشمس وعائلتها الكوكبية الصغيرة نمت جميعها من سحابة بدائية كبيرة دوارة. وصف كانط هذا بأنه ” أورنيبل “، الألمانية للسديم.

تم تنقيح هذه الفكرة لاحقا من قبل الموسوعي الفرنسي بيير لابلاس، ومنذ ذلك الحين كان لديها العديد من الإضافات والمراجعات، لكن العلماء المعاصرين يعتقدون أنها كانت في الأساس على الطريق الصحيح. يمكن للسليل الحديث لفرضية كانط، المليئة الآن بالفيزياء التفصيلية، أن يفسر معظم الميزات المرصودة لنظامنا الشمسي.

“السحب البدائية” من الغبار والغاز التي تشكل الكواكب، في سديم أوريون.

يمكننا الآن تشغيل محاكاة الكمبيوتر مع جميع الإعدادات الصحيحة، وسوف تظهر نسخة رقمية جميلة من نظامنا الشمسي. سيكون لديها الأنواع الصحيحة من الكواكب في المدارات الصحيحة التي تدور في ترتيب الساعة ، تماما مثل الشيء الحقيقي.

هذا النموذج هو توليف منتصرة من خيوط من الجيولوجيا والكيمياء والفيزياء وعلم الفلك، ويبدو أن لديه قواعد مغطاة. حتى واجهه علماء الفلك بكواكب من خارج نظامنا الشمسي.

مقالة ذات صلة : اكتشف العلماء كوكب خارجي ضخم أكبر بتسع مرات من المشتري

ما وراء النظام الشمسي.

عندما تم اكتشاف الأنظمة الأولى للكواكب التي تدور حول النجوم البعيدة في منتصف 1990s، كان هناك جدل فوري وذعر. لم تكن الكواكب الجديدة مناسبة للنموذج على الإطلاق: فقد اتضح أن بقية الكون لم تهتم كثيرا بما حدث هنا حول شمسنا الصغيرة.

ومنذ ذلك الحين، كان هناك إدراك ناشئ بأنه قد تكون هناك مسارات مختلفة لتشكيل نظام كوكبي و كيف تتشكل الكواكب. من بين آلاف الكواكب التي تدور حول نجوم أخرى تملأ الآن كتالوجاتنا، بدأت عائلة كواكب شمسنا تبدو غير عادية بعض الشيء.

وعلى الرغم من ذلك، فإن أحد المكونات الفيزيائية الأساسية لآلية بناء الكواكب التي نعتقد أنها مسؤولة عن تشكيل كواكب غازية عملاقة مثل المشتري وزحل قد صمد أمام اختبار الزمن: فكرة “التراكم الأساسي”.

يبدأ التراكم الأساسي بالغازات وحبيبات الغبار المجهرية التي يعتقد أنها تشكل سحابة كانط البدائية النموذجية (التي تتشكل على شكل قرص دوار مسطح مع النجم الرضيع في المركز). تتجمع حبيبات الغبار معا في حبيبات أكبر على التوالي، ثم الحصى والصخور وعلى التوالي في سلسلة إلى الكواكب الصغيرة أو “الكواكب”.

عندما تصبح هذه الكتلة كبيرة بما فيه الكفاية، فإنها تصل إلى نقطة تحول. يساعد الجذب الثقالي الآن الكوكب الجنيني على سحب الغاز والغبار والكتل الأخرى بسرعة، مما يؤدي إلى تطهير مساره المداري ونحت فجوة دائرية في القرص.

إنه أحد الانتصارات المميزة لعلم الفلك الحديث أن أنواع “فجوات القرص” التي تنبأت بها النظرية يتم رؤيتها ودراستها الآن في الكون.

مقالة ذات صلة : كوكب قزم، بلوتو، إكشتاف مهم قد يغير فمهنا له إلى الأبد

أزمة كبيرة؟

ومع ذلك، هناك بعض الأشياء التي لا يمكن للتراكم الأساسي  تفسيرها. تم رصد كواكب ضخمة تدور بعيدا عن النجوم المضيفة لها، في المناطق البعيدة الباردة.

وفقا لنظرية التراكم الأساسية، لا ينبغي أن توجد مثل هذه الكواكب. فهي بعيدة جدا، حيث تتحرك المدارات ببطء شديد لإدارة أعمال بناء الكواكب.

تمت صياغة نموذج “انهيار الجاذبية” الجديد لشرح هذه الكواكب البعيدة الضخمة غير المتوقعة. الفكرة الأساسية هي أنه إذا كان القرص البدائي نفسه يحتوي على كتلة كافية. فقد يصبح كل شيء غير مستقر وينهار لتشكيل كواكب بسرعة في أزمة كبيرة.

بدت هذه الصورة الجديدة وكأنها يمكن أن تفسر الكواكب الشاذة. ولكن بما أن جميع الأمثلة المعروفة كانت قديمة جدا (عادة مليارات السنين) فقد ظلت هذه النظرية كذلك – نظرية. حتى الآن.

كوكب يولد!

في العام الماضي، رصدنا نحن وزملاؤنا كوكبا ضخما، لا يزال في طور التكوين، حول نجم يبعد حوالي 500 سنة ضوئية عن الأرض.

أصبح هذا النجم ، المسمى اي بي اوريواي، مشهورا في دوائر علم الفلك للقرص الحلزوني الجميل والمعقد الذي يحيط به.

تتوافق الكتل والموجات التي شوهدت في هذا القرص (وفي أقراص أخرى مثله) مع ما قد يراه المرء إذا كان انهيار الجاذبية يحدث. ولكن حتى الآن، كانت الأدلة على تكوين كوكب مفقودة.

القرص حول اي بي اوريواي.

الكوكب المشكل هو الفقاعة الساطعة في الأسفل.

هذا الكوكب المكتشف حديثا – الذي يطلق عليه اسماي بي اوريواي بي جزء لا يتجزأ من هالة سميكة من الغبار والغاز. وسط اللوالب والأمواج التي تشير إلى انهيار الجاذبية. يبعد الكوكب عن نجمه حوالي 93 مرة أكثر من الأرض عن الشمس. خارج المنطقة التي يمكن أن تفسر فيها نظرية تراكم النواة التقليدية تكوينه.

وبالتالي يوفر هذا الاكتشاف دليلا قويا على النظرية البديلة لانهيار الجاذبية.

تم الاكتشاف باستخدام ملاحظات من تلسكوب سوبارو في ماونا كيا، هاواي، وكذلك من تلسكوب هابل الفضائي.

وبدافع من الطاقة الناتجة عن عملية التكوين العنيفة والسريعة، يكون الكوكب ساخنا بما يكفي للتوهج (حوالي 2000 درجة مئوية). هذا التوهج هو الذي يعطي وجود الكوكب. في الوقت نفسه، ينظر إلى الغاز والغبار الدائر حول الكوكب المتشكل مضاء بالضوء الأزرق للنجم المركزي اي بي اوريواي.

يوفر هذا الاكتشاف الجديد جزءا مهما من لغز تكوين الكوكب، لكن القضية ليست مغلقة بأي حال من الأحوال.

ومع تزايد حجم تلسكوباتنا وتطور أساليب الرصد لدينا؟ نتوقع أن نرى العديد من الكواكب التي تتشكل في جميع مراحل تطورها، فضلا عن  الكواكب الناضجة كاملة التكوين مثل الأرض.

وفي نهاية المطاف، يمكننا أن نأمل في الإجابة على الأسئلة الكبيرة: كيف تشكلت هذه المجموعة الغريبة والمتنوعة من الأنظمة الكوكبية عبر المجرة. وما هي الظروف في هذه العوالم الجديدة، وكيف يتناسب نظامنا الشمسي الصغير معها؟