بعض النجوم التي تشكل الكوكب لا “تكبر” وتفقد أقراصها “بيتر بان”

عند الشراء من خلال روابط على مقالاتنا ، قد يكسب المستقبل وشركاء المشاركة في العمولة.

قد يكون تكوين الكوكب حول النجوم المنخفضة الكتلة يعاني من متلازمة بيتر بان. في حين أن الملاحظات والنماذج السابقة قد اقترحت أن يكون “قرصًا من لبنات البناء الكوكبية” يجب أن يكون “نمت بالكامل” – بعد أن احترق من خلال مواد صنع العالم – في حوالي 10 ملايين عام ، يثبت طفل جديد في الكتلة خطأ ، ويزن في ما يقرب من 30 مليون سنة.

باستخدام صفيف atacama millimeter/sublilemeter الكبير (ALMA) ، قام علماء الفلك بالتحقيق في أحد أقراص Peter Pan التي تم تحديدها مسبقًا حول نجمة منخفضة الكتلة. ولكن بدلاً من رؤية قرص انتقل خارج تكوين الكوكب ، وجدوا قرصًا غنيًا بالهيدروكربونات ، مع التوقيعات الكيميائية لم يسبق له مثيل من قبل في مثل هذا القرص المؤرخ. يمكن أن يكون لهذا العمر الممتد آثار مهمة على تكوين الكوكب ، على الأقل حول النجوم منخفضة الكتلة.

“قرص طويل الأمد يمكن أن يوفر المزيد من الوقت لتراكم النوى الضخمة”. رسائل المجلة الفيزيائية الفلكية، أخبر Space.com عبر البريد الإلكتروني. “وبالتالي قد تكون الكواكب العملاقة قادرة على التكوين قبل تبديد القرص.”

لن أكبر!

بعد أشكال النجوم ، يجمع الغبار والغاز المتبقي لإنشاء خزان غني بالمواد يُعرف باسم أ قرص بروتوبلانيت. تصادم المواد ، التي مدفوعة واستقرار الغاز ، تؤدي إلى عملية تكوين الكوكب. كشفت ملاحظات الأقراص على مدار العقدين الماضيين أن معظم هذه الغاز ينفد خلال 10 ملايين سنة الأولى ، تاركة وراءها قطعًا من موسيقى الروك والجليد لإنهاء العالمين.

في عام 2020 ، حدد الباحثون الذين يعملون مع مشروع علوم مواطن Disk Attensen ، أربعة نجوم منخفضة الكتلة على أنهم يستضيفون ما يشيرون إليه باسم “أقراص بيتر بان'.

“لقد وصفناهم بأنهم” لا يكبرون أبدًا “لأنهم حافظوا على قرصهم البدائي بعد فترة طويلة من إطار الزمن المتوقع لأقراص البدائية لتبديده” ، قال ستيفن سيلفربرغ ، الرصاص الحالي للمحققين في Disk ، لـ Space.com عبر البريد الإلكتروني. Silverburg ، التي ليست جزءًا من البحث الجديد ، يدرس النجوم الشابة المنخفضة الكتلة والأقراص البروتوبية.

وفقًا لـ Silverburg وزملاؤه ، فإن أقراص بيتر بان لديها أربع صفات أساسية: إنها تدور حول نجم الكتلة المنخفضة ، ولديها عمر لا يقل عن 20 مليون عام ، وتألق بشكل مشرق في الأشعة تحت الحمراء ، ويظهر توقيعهم علامات على الغاز الدافئ. حاليًا ، لا يوجد سوى تسعة أقراص تتناسب مع هذا التأهيل.

لكن الملاحظات السابقة أثبتت فقط أن هناك قرصًا مع آثار للغاز. كانت هناك حاجة إلى مزيد من الملاحظات لتحديد ما إذا كانت تتباهى بخزانات المواد الباردة وتقديرها محتوى الغبار والغاز.

تحولت لونج وزملاؤها إلى تلسكوب جيمس ويب للفضاء في ناسا (JWST) نحو أحد هذه الأقراص حول النجم الحكيم J044634.16-262756.1B ، يشار إليه باسم J0446B. كان JWST قادرًا على النظر إلى المادة المتربة وتحديد ثروة من الجزيئات لم يسبق لها مثيل في مثل هذا القرص القديم. وفقًا لـ Long ، تسمح حساسية JWST المحسنة لها باختيار الجزيئات التي قد تكون باهتة للغاية بحيث لا يمكن ملاحظتها من قبل الأدوات القديمة مثل تلسكوب سبيتزر في ناسا.

تحريك المكونات التي تم تحريكها في قرص J0446B ، تخبر علماء الفلك كثيرًا حول ما يحدث في القرص. يشير وجود خطوط Argon و Neon الذرية إلى أن الأشعة السينية الناعمة والأشعة فوق البنفسجية المتطرفة قد تكون مسؤولة عن تأين القرص. يمكن أن يساعد ذلك في شرح سبب استمرار القرص لفترة طويلة. الطاقة النجمية التي تضرب القرص يمكن أن تؤين الغاز بداخله ، وتهب الغاز. الإشعاع النجمي والتأين يؤثر بشكل مباشر على درجة حرارة القرص ، مما يؤثر على كيفية تحرك الغبار والغاز. معًا ، يمكن أن يؤثر ذلك على كيمياء القرص ، مما يؤدي إلى تكوين جزيئات أكثر تعقيدًا.

كيف يحدد العلماء عمر القرص؟ كل هذا يتوقف على النجم.

وقال لونغ “من المعروف أن قياس العمر النجمي يمثل تحديًا”. لحسن الحظ ، لا تتشكل معظم النجوم بمفردها ولكنها تبقى داخل المجموعة. “على الرغم من أن العصر النجمي المطلق غير مؤكد ، إلا أن فرق العمر النسبي يمكن أن يكون قويًا.”

يفحص علماء الفلك مجموعة من النجوم حول الفرد. تتحرك مجموعات من النجوم عبر المجرة معًا مثل حزمة من مثيري الشغب ، ويمكن أن تكون مؤرخة كمجموعة. هذا يشير إلى أنها تشكلت في نفس الوقت تقريبًا.

عندما تصبح الأدوات أكثر دقة ، فإن علماء الفلك أكثر قدرة على تقييد تلك الأعمار. قدمت مهمة GAIA التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية قياسات دقيقة لأكثر من مليار نجمة مهمة مكتملة مؤخرا لمدة 12 سنة وقد سمح ذلك للباحثين بتحسين تلك الأعمار ، ووضع J0446B وقرصها في حوالي 33 مليون عام.

لبناء كوكب

في مرحلة ما خلال حياة القرص البروتوبلانيت ، تبدأ الصخور والجليد والغاز في التحول إلى النوى الكوكبية. يمكن أن تلعب الأقراص طويلة الأجل دورًا مهمًا في تشكيلها والحفاظ عليها. يُعتقد أن الكواكب العملاقة تتشكل خلال أول مليون عام لأنها تتطلب كمية كبيرة من الغاز. وقال لونج إن الكواكب الصخرية يمكن أن تستغرق طالما تكرر عشرات مليون عام بعد أن يتم تشكيل الغاز.

ولكن إذا كان الغاز يتجول في نطاق زمني أطول ، فقد يتيح ذلك المزيد من الوقت لكواكب العملاقة. ويمكن أن يساعدهم وجود الغاز على الالتفاف حول تقلبات المدار البرية لفترة أطول ، مما قد يؤدي إلى إخراج عوالم.

Silverberg حذرة ، مشيرًا إلى أن النجوم المنخفضة الكتلة تميل إلى البدء بغاز أقل من أبناء عمومهم النجميين الأكبر. حتى لو كان الغاز يتجول لفترة أطول ، فقد لا يكون هناك ما يكفي لبناء عمالقة ضخمة. وهذا يناسب الملاحظات ، حيث يكون للنجوم المنخفضة الكتلة القليل من العمالقة.

يؤثر تركيب القرص أيضًا على أنواع الكواكب التي قد تشكلها. كانت الهيدروكربونات سميكة بشكل خاص في J0446B. يعتقد لونغ أن الأقراص الغنية بالكربون قد تكون توقيعًا للأقراص طويلة العمر حول النجوم المنخفضة الكتلة. يمكن أن تبقى مستويات الكربون المرتفعة للتأثير على أجواء الكواكب. يمكن أن يكون لدى Rocky Worlds التي تدور حول هذه النجوم الأصغر أجواء كربونية غنية ، أو حتى الضرائب ، مثل Saturn's Moon Titan. يعتبر Titan أحد أفضل المرشحين للحياة لتتطور في نظامنا الشمسي.

وقال لونغ: “قد تساعد نسبة عالية من الكربون إلى الأكسجين في بناء أجواء غنية بالميثان وتؤدي إلى تكوين الضباب”.

الندرة الكونية

إذن ما مدى شيوع أقراص بيتر بان؟ ليس جدا. تم اكتشاف تسعة فقط حتى الآن ، لم يتم فحص أي منها في العمق مثل J0446B. على الرغم من أن معظمهم يعيشون في مجموعات رائعة تسمح بسهولة المواعدة ، فإن دقة Gaia المحسنة تسبب تعديلًا مع بعض النجوم.

لا يزال السؤال عن سبب وجود هذه النجوم ، على وجه التحديد ، أقراص طويلة العمر غير معروفة. النجوم الكتلة المنخفضة لها إشعاع أقل ، مما قد يسمح لأقراصهم بمزيد من الوقت للبقاء على قيد الحياة. ولكن من الواضح أنه ليس كل النجوم منخفضة الكتلة تشكل أقراص بيتر بان.

قد يكون النقص مرتبطًا بالأدوات التي يمكن أن تجدها اليوم. وكتب سيلفرستون في ورقة عام 2020: “يبدو من المعقول أن ندرة اكتشاف الأقراص من هذا النوع يرجع بدلاً من ذلك إلى حدود المراقبة ، بدلاً من ندرة هذه الأنظمة”.

بدلاً من ذلك ، قد يكون شيئًا خاصًا بالأقراص نفسها.

وقال لونج: “بالنسبة لهذه الأقراص المحددة التي عمرها طويل الأمد ، قد يتطور قرصها أيضًا بطريقة أو بأخرى أبطأ من نظرائهم أقل من القرص حول نجوم مماثلة”.