في نهاية عام 2023، حقق علماء الفلك اكتشافًا مذهلاً في سديم أوريون. وباستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST)، عثر الفريق على 40 زوجًا من الأجسام ذات الكتلة الكوكبية، ولا يدور أي منها حول نجم. يطلق عليها اسم الأجسام الثنائية ذات كتلة المشتري، أو JuMBOs.
باختصار، يشكل هذا الاكتشاف تحديًا مباشرًا لنظريتي ولادة النجوم وتكوين الكواكب. ظلت أصول هذه الأجرام السماوية مجهولة، ولم يكن من الواضح كيف تم جمع مثل هذه المجموعة الكبيرة منها أزواج جاءت هذه الأجسام لتتجول في حضانة أوريون النجمية، التي تقع على بعد حوالي 1350 سنة ضوئية من الأرض.
ومع ذلك، يعتقد الآن فريق من علماء الفيزياء الفلكية من جامعة نيفادا وجامعة ستونيبروك أنهم ربما قاموا بحل اللغز. يقدم الفريق نموذجًا مقنعًا لشرح كيف يمكن لهذه الأجسام الغريبة أن تُطرد من أنظمتها المنزلية، وتصبح مارقة بينما تظل مقترنة بشريك ثنائي. هذه النتائج، إذا كانت صحيحة، يمكن أن تحدث ثورة في صورتنا لتطور الكواكب.
متعلق ب: إشارات الراديو من سديم أوريون تكشف عن بيانات جديدة حول الأجرام السماوية الغريبة: “JuMBOS”
وقال ييهان وانغ، زميل ما بعد الدكتوراه في مركز نيفادا للفيزياء الفلكية، في بيان: “تُظهر عمليات المحاكاة لدينا أن اللقاءات النجمية القريبة يمكن أن تؤدي تلقائيًا إلى إخراج أزواج من الكواكب العملاقة من أنظمتها الأصلية، مما يؤدي إلى دورانها حول بعضها البعض في الفضاء”. “هذه النتائج يمكن أن تغير بشكل كبير تصورنا لديناميات الكواكب وتنوع أنظمة الكواكب في عالمنا.”
تحدي جامبو
كان تفسير الأجسام الضخمة يمثل تحديًا لأن وجودها لا يتوافق تمامًا مع النماذج المقبولة كلاسيكيًا لتكوين النجوم أو تكوين الكواكب.
كأجسام حارة وغازية وثنائية، قد تبدو الأجسام الضخمة في البداية كما لو أنها تتشكل عندما تنهار مناطق شديدة الكثافة في سحب من الغاز والغبار. هذه هي الطريقة التي تتشكل بها النجوم، وهي حتى الآلية التي تتبعها ما يسمى “النجوم الفاشلة”، أو الأقزام البنية، والتي حصلت على لقبها من حقيقة أنها تفشل في جمع كتلة كافية لدمج الهيدروجين مع الهيليوم في قلوبها – وهي خاصية نجمية محددة .
ومع ذلك، من المحتمل أن يتخذ JuMBOS طريقًا مختلفًا نحو الواقع. على سبيل المثال، تتضاءل فرصة امتلاك نجم لشريك ثنائي بشكل كبير مع انخفاض كتل تلك النجوم. على سبيل المثال، حوالي 75% من النجوم الضخمة توجد في أزواج ثنائية، ولكن 50% فقط من النجوم ذات الكتل المشابهة لكتلة الشمس توجد مع شريك نجمي. وفرصة العثور على قزم بني، كتلته حوالي 0.75 مرة كتلة الشمس، في ثنائي ضئيلة جدًا، وتقترب من الصفر بالمائة.
تبلغ كتلة الأقزام البنية، في المتوسط، حوالي 75 مرة كتلة كوكب المشتري. وبالتالي، فإن النجوم الأقل ضخامة من هذا يمكن للمرء أن يفكر فيها، بل ينبغي له ذلك أبداً توجد في ثنائيات – وبالتأكيد ليس بشكل متكرر بما يكفي للعثور على 40 في نفس السديم. تمتلك الأجسام الضخمة كتلًا تحت الطرف السفلي من الأقزام البنية، أي أقل من كتلة المشتري بـ 13 مرة. ماذا يحصل؟
علاوة على ذلك، لا يمكن تفسير الأجسام الضخمة باستخدام نماذج تكوين الكواكب القياسية أيضًا. هذه هي النماذج التي ستولد من الغاز المتبقي حول النجم الأم، أو النجوم إذا كنت تعمل مع نظام ثنائي. وذلك لأنه على الرغم من أننا نعلم أن الكواكب يتم طردها بانتظام من أنظمتها الأصلية لتصبح كواكب مارقة، والمعروفة أيضًا باسم الأيتام الكونيين الذين يتجولون في الكون دون نجمهم الأم، إلا أن هذه العملية يجب أن تكون عنيفة جدًا لدرجة أنها ستقسم أي كواكب محتملة مرتبطة بالجاذبية.
يبدو أن حقيقة عثور علماء الفلك على 40 زوجًا من الأجسام الضخمة في سديم أوريون وحده تستبعد بعض أحداث القذف الغريبة التي أدت إلى قذف زوج من الكواكب معًا دون أن ينقسم.
لذا، لحل لغز المكان الذي يمكن أن يأتي منه JuMBOS، أجرى الفريق عمليات محاكاة متقدمة للكمبيوتر العملاق لأحداث الطرد. سمحت لهم عمليات محاكاة “الجسم N” هذه باستكشاف التفاعلات في مجموعات النجوم المكتظة بكثافة والتي قد تعني قذف الكواكب الضخمة ولكنها تظل مرتبطة بالجاذبية مع بعضها البعض. وكان الاستنتاج هو أن الأجسام الضخمة يمكن أن تأتي من مجموعات نجمية مكتظة بالسكان. إذا كان هذا هو الحال، فمن الممكن أن تكون هذه الثنائيات العائمة بشكل غريب شائعة جدًا.
نتائج الفريق لها تداعيات على فهمنا لتكوين الكواكب بشكل عام، مما يشير إلى أن الخصائص مثل الفصل المداري بين الأجسام الكوكبية في الاقتران JuMBO وكذلك شكل ذلك المدار يمكن أن يؤثر على الظروف البيئية المضطربة التي تؤثر على ولادة الكواكب.
وقالت روزالبا بيرنا، عضو الفريق وأستاذ الفيزياء بجامعة ستوني بروك، في البيان: “إنها تقدم التفاعلات النجمية الديناميكية كعامل مهم في تطوير أنظمة كوكبية غير عادية في البيئات النجمية الكثيفة”.
قصص ذات الصلة:
– يفجر النجم الغلاف الجوي لكوكب خارجي عملاق، تاركًا وراءه ذيلًا ضخمًا
-مفاجأة! قد تبدو الكواكب الخارجية الصغيرة مثل حلوى سمارتيز وليست كروية
– يلقي تلسكوب جيمس ويب الفضائي نظرة على إيرينديل، وهو أبعد نجم معروف في الكون
يمهد بحث الفريق الطريق لتحقيقات JuMBO المستقبلية، وربما باستخدام الأداة التي ساعدت في اكتشاف هذه الاقترانات النجمية: JWST. كما يخبر الباحثين أن تكوين الكوكب هو عملية أكثر تنوعًا وإثارة مما كان معروفًا سابقًا.
وقال عضو الفريق وعالم الفيزياء الفلكية في UNLV Zhaohuan Zhu في البيان: “إن فهم تكوين JuMBOs يساعدنا على تحدي وتحسين النظريات السائدة حول تكوين الكوكب”. “قد تساعدنا الملاحظات القادمة من تلسكوب جيمس ويب الفضائي على القيام بذلك، حيث تقدم رؤى جديدة مع كل ملاحظة ستساعدنا على صياغة نظريات جديدة بشكل أفضل حول تكوين الكواكب العملاقة.”
ونُشر بحث الفريق يوم الجمعة (19 أبريل) في مجلة Nature Astronomy.