رصد تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) أقراصًا تشكل الكواكب تطلق “بخارًا” باردًا، مما يوفر دليلًا حاسمًا لنظرية رائدة تصف كيفية بناء الكواكب.
تم الكشف عن بخار الماء الزائد بواسطة تلسكوب جيمس ويب الفضائي في قرصين مدمجين من الغاز والغبار المحيطين بالصغار النجوم يبلغ عمرها ما بين 2 مليون إلى 3 ملايين سنة فقط، وهي صغيرة بشكل لا يصدق في نطاق الجدول الزمني لكوننا. الأقراص موجودة في برج الثور منطقة تشكل النجوم، والتي تقع على بعد حوالي 430 سنة ضوئية.
يعتقد علماء الفلك أن الكواكب تتشكل من خلال عملية تبدأ بما يسمى “تراكم الحصى”. يتضمن ذلك قطعًا صغيرة من صخور السيليكات، يتراوح حجمها من سنتيمترات إلى حوالي متر، ومغطاة بالجليد. يُعتقد أنهم يبدأون حياتهم في الأجزاء الخارجية المتجمدة من القرص الذي يشكل الكوكب، وعادةً ما يكون موطنًا لهم المذنبات، وفي النهاية تبدأ في تجربة الاحتكاك بالغاز الموجود في القرص. من المفترض أن هذا الاحتكاك يسلب الحصى طاقتها المدارية ويجعلها تهاجر إلى العالم الداخلي للقرص.
عندما تتجمع في العالم الداخلي، يُعتقد أن الحصى تبدأ في الاصطدام ببعضها البعض والالتصاق معًا، وتتراكم ببطء لتشكل أجسامًا أكبر وأكبر حتى تصبح كواكب أولية. ومن هناك، أقوى بكثير جاذبية من هذه الكواكب الأولية يسمح لهم بكنس الحصى حتى أسرع معدلاتها، وتسريع نموها. هذه هي النظرية القديمة لتكوين الكواكب.
متعلق ب: يكتشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي بلورات الكوارتز في الغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية
يعد بخار الماء الذي اكتشفته أداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MIRI) الخاصة بـ JWST دليلاً على هذه العملية لأنه من المتوقع أن يأتي هذا النوع من الماء من الحصى الجليدية المهاجرة.
وبينما تنجرف الحصى الجليدية إلى الداخل، يُعتقد أنها تمر بحدود تسمى “خط الثلج”. في لدينا النظام الشمسي، كان خط الثلج داخل المدار الحالي لـ كوكب المشتري عندما كانت الكواكب تتشكل. داخل هذه الحدود، يُعتقد أن درجة الحرارة داخل القرص أكبر من أن يتواجد الماء على شكل جليد. وبالتالي فإن الطبقة الجليدية الموجودة على الحصى سوف تتبخر، مما يؤدي إلى حقن بخار الماء البارد في الجزء الداخلي من القرص.
هذا ما يمكن لـ MIRI اكتشافه.
وقال أندريا بانزاتي من جامعة ولاية تكساس، وهو المؤلف الرئيسي لورقة بحثية جديدة تصف ملاحظات تلسكوب جيمس ويب الفضائي، في مقال: “كشف ويب أخيرًا عن العلاقة بين بخار الماء في القرص الداخلي وانجراف الحصى الجليدية من القرص الخارجي”. إفادة.
رصد تلسكوب جيمس ويب الفضائي أربعة أقراص تشكل الكواكب إجمالاً، قرصان مضغوطان تمامًا، واثنان ممتدان ولم يشهدا قدرًا كبيرًا من الهجرة إلى الداخل. تم العثور على بخار الماء فقط في القرصين المضغوطين.
ولا تزال هناك أسئلة بلا إجابة. على سبيل المثال، القرصان الموسعان ينتميان إلى الأنظمة المسماة سي تاو وIQ Tau، يبدو أنهما يرتديان حلقات رياضية في الصور التي التقطها مصفوفة أتاكاما المليمترية/تحت المليمترية الكبيرة (ALMA) في شيلي. لا تزال كيفية تشكل هذه الحلقات محل نقاش، لكن إحدى النظريات تقول أنه عندما تواجه الحصى المهاجرة منطقة ذات ضغط أعلى، فإن انجرافها نحو الداخل يتباطأ. ويعتقد أن هذا التباطؤ يحتوي على الحصى داخل هذا النوع من مصائد الضغط، مما يجبرها على الظهور على شكل حلقات. ومع ذلك، فإن كيفية تأثير هذه الحلقات على تكوين الكوكب من خلال تراكم الحصى داخلها غير واضحة. ومن المثير للاهتمام أيضًا أن القرصين المضغوطين، المسمى GK Tau و HP Tau، لا يظهران أي دليل على وجود هياكل تشبه الحلقة.
سؤال آخر مفتوح يتعلق بعملية التراكم في المقام الأول: ما هي الظروف المطلوبة لجعل الحصى تلتصق ببعضها البعض عندما تصطدم وتتراكم لتشكل أجسامًا أكبر دون أن تتحطم؟
قصص ذات الصلة:
– الثقوب السوداء الهائلة هي آكلة فوضوية كبيرة في إعادة التدوير
– يكشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي عن مسافات تقارب 200 مجرة في الفضاء السحيق
— يمكن لتلسكوب جيمس ويب الفضائي أن يحل قريبًا ألغاز قلب مجرة درب التبانة
تشير ملاحظات تلسكوب جيمس ويب الفضائي التي تدعم هجرة الحصى إلى الداخل إلى وجود إجابات لهذه الألغاز، لكن علينا فقط اكتشاف ماهيتها. نأمل أن يكون تلسكوب جيمس ويب الفضائي هو المفتاح لذلك، إذا لم يكن هناك شيء آخر، يمكن للمرصد أن يساعد في ترسيخ صورة أكثر حداثة لكيفية تشكل الكواكب.
“في الماضي، كانت لدينا هذه الصورة الثابتة جدًا لتكوين الكوكب، تقريبًا كما لو كانت هناك تلك المناطق المعزولة التي تشكلت منها الكواكب،” كوليت ساليك من كلية فاسار في نيويورك، وهي مؤلفة مشاركة في الورقة التي تصف تلسكوب جيمس ويب الفضائي النتائج، حسبما جاء في البيان. “الآن لدينا بالفعل دليل على أن هذه المناطق يمكن أن تتفاعل مع بعضها البعض.”
يشير ساليك أيضًا إلى أنه من المفترض أن تراكم الحصى قد حدث منذ 4.5 مليار سنة في نظامنا الشمسي، مما يعني أن ملاحظات تلسكوب جيمس ويب الفضائي لن تخبرنا فقط عن كيفية حدوث ذلك. الكواكب الخارجية شكل، ولكن أيضا كيف كوكبنا ولدت الأرض.
ونشرت النتائج يوم الأربعاء (8 نوفمبر) في المجلة رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.