اكتسب علماء الفلك رؤية جديدة حول تكوين الكواكب حول نجمين توأمين يدوران حول بعضهما البعض.
على الرغم من أننا على دراية بالكواكب التي تدور حول نجم مركزي واحد – مثل نظامنا الشمسي – إلا أن أكثر من 50% من النجوم في الكون موجودة في نظام ثنائي، مما يعني أن لديهم نجمًا مصاحبًا. يمكن أن تحتوي هذه الأنظمة الثنائية أيضًا على كواكب حولها إما تدور حول أحد النجوم في “مدار حول النجم” أو تدور حول كلا النجمين في “مدار محيطي” أوسع بكثير.
باستخدام مصفوفة أتاكاما المليمترية/تحت المليمترية الكبيرة (ALMA) – المصنوعة من مجموعة من 66 تلسكوبًا راديويًا تقع في شمال تشيلي – وتلسكوب كيك 2 الذي يبلغ قطره 10 أمتار في هاواي، جمع علماء الفلك بيانات عن نظامين نجميين توأمين. ما وجدوه يمكن أن يغير فهمنا للظروف التي يمكن أن تغذي أو تمنع تكوين الكواكب في الأنظمة الثنائية.
متعلق ب: مثل التسعينيات، عادت النجوم الثنائية إلى الموضة
هل نجمان أفضل من نجم واحد لولادة الكوكب؟
لا يختلف تكوين النجوم الثنائية بشكل كبير عن تكوين نجم واحد. يتم إنشاء هذه الأجسام عندما تشكل سحب كثيفة من الغاز البارد بين النجوم بقعًا شديدة الكثافة تجمع المزيد من الكتلة، وتنهار في النهاية تحت جاذبيتها الخاصة لتولد طفلًا نجميًا يسمى “النجم الأولي”.
يستمر هذا النجم الأولي في جمع المواد من شرنقته السابقة للولادة المكونة من الغاز والغبار حتى يصبح لديه كتلة كافية لتحفيز الاندماج النووي للهيدروجين إلى الهيليوم في قلبه، وهي العملية التي تحدد نجم التسلسل الرئيسي. والأهم من ذلك، أن بعض هذه السحب بين النجوم واسعة بما يكفي للسماح لنجمين أو حتى ثلاثة نجوم من التسلسل الرئيسي بالتشكل داخلها.
ومن ثم، فإن أي مادة تبقى من تلك السحابة من الغاز والغبار بعد تكوين هذه النجوم تحيط بها بما يسميه علماء الفلك “القرص الكوكبي الأولي”. وكما يوحي الاسم، تتشكل الكواكب من هذه الأقراص. مثل الكواكب نفسها، يمكن أن تكون الأقراص محيطية، وتحيط بنجم واحد فقط، أو دائرية تحيط بالنظام بأكمله.
العلماء حاليًا غير مدركين للعوامل التي تسمح لهذه الأقراص بالبقاء لفترة كافية لولادة الكواكب، كما أنهم ليسوا متأكدين مما يؤدي في النهاية إلى تبدد الأقراص. كما اتضح، يمكن أن تكون الأقراص المحيطة بالنجم في الأنظمة الثنائية ما قبل التسلسل الرئيسي والنجم الأولي هي المختبرات المثالية للتحقيق في هذه الأسئلة.
يمكن لخصائص هذه الأقراص المبكرة، مثل أحجامها وبناها التحتية وحتى ميولها (عند مقارنتها بخصائص النجم الأولي مثل سرعة الدوران وقوة المجال المغناطيسي)، أن تكشف تفاصيل التفاعلات المعقدة التي تشكل بيئات ولادة الكواكب هذه.
بالإضافة إلى ذلك، فإن الوجود المطلق للأنظمة متعددة النجوم في الكون يعني أن دراسة تكوين الكواكب حول النجوم التوأم أمر بالغ الأهمية لفهم هذه العملية على مستوى أعمق.
أحد الأنظمة الثنائية التي صقلها الفريق باستخدام ALMA وKeck II هو DF Tau، وهو مكون من نجمين أوليين تبلغ كتلتهما حوالي 0.6 مرة كتلة الشمس، ويقع على بعد حوالي 150 سنة ضوئية من الأرض في منطقة تكوين النجوم في برج الثور.
تفصل بين نجمي DF Tau مسافة تعادل حوالي 14 ضعف المسافة بين الأرض والشمس؛ يستغرق الأمر حوالي 44 سنة أرضية لإكمال مداراته الطويلة للغاية.
ومن المثير للدهشة أن ALMA اكتشفت أن السحابة البينجمية المسؤولة عن ولادة هذه النجوم قد انقسمت إلى قرصين محيطين بالنجم. أحدهما مقيد مغناطيسيًا بالنجم المركزي، DF Tau A، ويغذيه بالمواد لتسهيل نموه. ويبدو أن الآخر قد انفصل عن النجم الآخر، DF Tau B. ويبدو أن المنطقة الوسطى من القرص تتآكل بينما يدور النجم الشاب بسرعة.
وقد اقترح هذا للفريق أنه يمكن أن يكون هناك رابط بين دوران النجوم الشابة وكذلك القفل المغناطيسي للأقراص، وبالتالي التبديد المبكر لتلك الأقراص. بالإضافة إلى ذلك، يبدو أن الاختلالات بين مدار DF Tau وأقراصه المحيطة بالنجم وميل نجومه قد تؤثر على التطور العام للقرص.
النظام الثنائي الثاني الذي ركز عليه الفريق هو نظام FO Tau الذي يبلغ من العمر 2.8 مليون سنة (للسياق، تذكر أن النظام الشمسي يبلغ 4.6 مليون سنة). مليار سنوات).
ويقع هذا النظام أيضًا على بعد حوالي 450 سنة ضوئية منا. نجومه، FO Tau A وB، يدورون في مدار أكثر دائرية من مدار DF Tau. كما أنهما منفصلان على نطاق أوسع، حيث يدور FO Tau B حول FO Tau A على مسافة تعادل حوالي 22 ضعف المسافة بين الأرض والشمس.
باستخدام ALMA، وجد علماء الفلك أن أقراص FO Tau تتماشى مع مدار هذا الثنائي. يُظهر كلا النجمين سرعات دوران على الجانب الأبطأ، ويظل القرصان المحيطان بالنجم مغلقين مغناطيسيًا بنجومهما الأولية. يشير هذا إلى أن أنظمة مثل FO Tau، التي تحتوي على نجوم أبطأ ومدارات أكثر دائرية، قد تكون أكثر ملاءمة لتشكيل الأجسام الكوكبية حول كل من مكوناتها النجمية من الأنظمة السريعة ذات المدارات الطويلة.
قصص ذات الصلة:
– ستكشف مجموعة جديدة من بيانات Gaia عن الماضي والمستقبل المظلم لمجرة درب التبانة
– الكوكب الغريب المكتشف حديثًا لديه اندماج نووي في قلبه
– تكتشف المركبة الفضائية غايا التي ترسم خرائط النجوم زوجًا من الكواكب الشبيهة بالمشتري
كشفت مراقبات ALMA للأقراص النجمية المفردة والثنائية الأخرى عن هياكل فرعية معقدة داخل الأقراص، بما في ذلك ميزات مثل الأنماط الحلزونية والفجوات والتكوينات الحلقية.
على الرغم من أن هذه الهياكل غير مرئية حاليًا لـ DF Tau وFO Tau، إلا أن تحديد الخصائص واسعة النطاق في هذين النظامين الثنائيين المتقاربين قد ساهم بشكل كبير في تطوير فهمنا لبيئات تكوين الكواكب.
تم الكشف عن نتائج الفريق في الاجتماع 244 للجمعية الفلكية الأمريكية (AAS).