باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي، اكتشف علماء الفلك أغنى “قائمة” من الهيدروكربونات على الإطلاق في قرص تشكيل الكوكب. كشفت هذه المراقبة، التي شملت القرص الكوكبي الأولي حول نجم صغير، عن أول اكتشاف للإيثان خارج النظام الشمسي.
تم هذا الاكتشاف عندما قامت أداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MIRI) الموجودة على تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) بفحص الجسم “ISO-ChaI 147” كجزء من مسح القرص بالأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MINDS). ISO-ChaI 147 هو نجم شاب يقع في منطقة تشكل النجوم Chameleon I التي تضم حوالي 237 نجمًا. وتقع هذه المنطقة على بعد حوالي 600 سنة ضوئية.
تشير ملاحظات تلسكوب جيمس ويب الفضائي لـ ISO-ChaI 147 إلى أن أقراص الكواكب الأولية للنجوم الصغيرة أكثر كفاءة في تكوين كواكب أصغر شبيهة بالأرض مقارنة بولادة عمالقة غازية أكبر بكثير تشبه كوكب المشتري. وبالتالي، نظرًا لأن النجوم منخفضة الكتلة أكثر شيوعًا من النجوم الأكبر حجمًا في درب التبانة، فقد يكون هناك عدد أكبر من الكواكب الأرضية في مجرتنا مما كان يُعتقد سابقًا.
تظهر النتائج أيضًا أن سحب الغاز والغبار التي تولد الكواكب المحيطة بالنجوم الصغيرة مبنية بشكل مختلف – على الأقل كيميائيًا – عن تلك الموجودة حول النجوم التي يبلغ حجمها حجم الشمس أو أكبر. قد تعني القائمة الكيميائية المختلفة حول هذه النجوم الصغيرة نسبيًا أن كواكبها الصخرية لها غلاف جوي مختلف تمامًا عن الغلاف الجوي للأرض.
متعلق ب: قد تنشأ الكواكب المارقة من أنظمة النجوم المزدوجة “التاتوين الملتوية”.
تبلغ كتلة ISO-ChaI 147 ما يزيد قليلاً عن 10% من كتلة الشمس، وهو محاط بقرص كوكبي أولي يحتوي على كيمياء غنية بالكربون تضم 13 جزيءًا حاملًا للكربون، بما في ذلك الإيثان والبنزين. ومع ذلك، فإن وفرة الجزيئات الحاملة للأكسجين في هذا القرص منخفضة للغاية.
وقالت إنجا كامب، عضو الفريق والباحثة في جامعة جرونينجن، في بيان: “هذا يختلف اختلافًا كبيرًا عن التركيبة التي نراها في الأقراص حول النجوم من النوع الشمسي، حيث تهيمن الجزيئات الحاملة للأكسجين مثل الماء وثاني أكسيد الكربون”. .
يعتقد فريق MINDS أن هذا يوضح أن المادة تنتقل شعاعيًا عبر قرص الكواكب الأولية لـ ISO-ChaI 147، مما يؤثر على التركيبة الكلية لأي كواكب تتشكل داخل القرص.
ماذا يعني هذا بالنسبة لصيد الكواكب الخارجية؟
تولد النجوم عندما تتطور سحب ضخمة من الغاز والغبار إلى بقع شديدة الكثافة تنهار في النهاية تحت تأثير جاذبيتها. ومع ذلك، لا تستخدم هذه العملية كل هذه المواد، مما يؤدي إلى أن تكون النجوم الناشئة محاطة بسحب دوامية ومسطحة من الغاز والغبار تسمى أقراص الكواكب الأولية. عندما تتكثف بقع المادة في هذا القرص، تظهر الكواكب، وهذا ما حدث حول شمسنا الوليدة منذ حوالي 4.6 مليار سنة.
إن كمية المواد الموجودة في قرص الكواكب الأولية وكيفية توزيع ذلك الغاز والغبار تضع حدًا لعدد الكواكب التي يمكن أن يستضيفها النجم، بالإضافة إلى العناصر الأساسية التي يمكن تزويد تلك الكواكب بها. تشير نتائج JWST ISO-ChaI 147 إلى أن هذا القرص الكوكبي الأولي مناسب بشكل أفضل لولادة كواكب صخرية أصغر بدلاً من عمالقة الغاز الأكبر حجمًا.
نظرًا لأن البيئات الموجودة في أقراص الكواكب الأولية تحدد الظروف التي تتشكل فيها الكواكب الجديدة، فإن اكتشاف أن الأقراص المحيطة بالنجوم منخفضة الكتلة جدًا تتطور بشكل مختلف عن تلك الموجودة حول النجوم الأكبر حجمًا له آثار محتملة على العثور على كواكب صخرية ذات خصائص شبيهة بالأرض. ومع ذلك، يمكن للنجوم الصغيرة أن تستضيف كواكب تشبه الأرض في نواحٍ عديدة، ولكنها تختلف جذريًا في أشياء أخرى.
“من المحتمل أن تهيمن المركبات الهيدروكربونية على العديد من الأغلفة الجوية الأولية لتلك الكواكب، وليس الغازات الغنية بالأكسجين مثل الماء وثاني أكسيد الكربون”، كما يقول توماس هينينج، قائد فريق MINDS والباحث في معهد ماكس بلانك لعلم الفلك (MPIA). ، وأشار في البيان. “لقد أظهرنا في دراسة سابقة أن نقل الغاز الغني بالكربون إلى المنطقة التي تتشكل فيها الكواكب الأرضية عادةً يحدث بشكل أسرع وأكثر كفاءة في تلك الأقراص من تلك الخاصة بالنجوم الأكثر ضخامة.”
سبب عدم توازن الكربون والأكسجين بين أقراص الكواكب الأولية للنجوم ذات الكتل المختلفة غير مفهوم حاليًا. على سبيل المثال، يمكن أن يكون ذلك نتيجة لإثراء الأقراص حول النجوم الأصغر بالكربون، أو بسبب استنفاد الأكسجين.
إذا كان الأول صحيحًا، فهذا يعني أن تخصيب الكربون يمكن أن يحدث عندما يتم تجريد الجزيئات الصلبة الموجودة في القرص من محتواها من الكربون. سيتم إطلاق هذا المحتوى كغاز. ستستمر هذه الجسيمات الصلبة المحرومة من الكربون في تشكيل كواكب ذات أجسام صخرية فقيرة بالكربون. ومع ذلك، فإن الغلاف الجوي لهذه العوالم سيكون يهيمن عليه الكربون بسبب وجود فائض من غاز الكربون في البيئة التي يولدون فيها. وبالتالي، فإن هذه الكواكب الصخرية التي تدور حول نجوم صغيرة ستكون في نهاية المطاف غنية بالكربون، ومختلفة تمامًا عن الأرض.
وأضاف قائد البحث أديتيا أرابهافي، وهو أيضًا من جامعة جرونينجن، أن هذه النتائج أصبحت ممكنة بفضل الموقع الفريد لـ JWST على بعد حوالي مليون ميل (1.6 مليون كيلومتر) من الأرض.
وقال عربهافي: “هذه الملاحظات غير ممكنة من الأرض لأن انبعاثات الغاز ذات الصلة يمتصها غلافها الجوي”. “في السابق، لم نتمكن إلا من تحديد انبعاث الأسيتيلين من هذا الجسم. ومع ذلك، فإن حساسية تلسكوب جيمس ويب الفضائي العالية والدقة الطيفية لأدواته سمحت لنا باكتشاف الانبعاثات الضعيفة من الجزيئات الأقل وفرة.”
قصص ذات الصلة:
– قد يكون الكوكب الغريب “المأسور” مختبئًا على حافة نظامنا الشمسي – وهو ليس “الكوكب X”
– 400 كوكب مارق بحجم الأرض يمكن أن يتجول في درب التبانة
– يمكن إخفاء “سجل أحفوري” كوني بين النجوم اليتيمة
يعتزم طاقم MINDS الآن التحقيق في المزيد من الأقراص الكوكبية الأولية حول النجوم منخفضة الكتلة. سيساعدنا هذا في تحديد مدى شيوع مناطق تشكل الكواكب الأرضية الغريبة والغنية بالكربون مثل تلك الموجودة في ISO-ChaI 147.
وخلص هينينج إلى أن “توسيع دراستنا سيسمح لنا أيضًا بفهم كيفية تشكل هذه الجزيئات بشكل أفضل”. “العديد من الميزات في البيانات لا تزال غير محددة، مما يستدعي التحليل الطيفي الإضافي لتفسير ملاحظاتنا بشكل كامل.”
نُشر بحث الفريق يوم الخميس (6 يونيو) في مجلة Science.