تشير الملاحظات الجديدة من تلسكوب جيمس ويب الفضائي إلى أن كمية غاز النيون المتأين الموجود في الأقراص المتربة التي تشكل الكواكب يمكن أن تخبرنا بمدى السرعة التي يجب أن تتشكل بها الكواكب قبل أن يختفي القرص نفسه.
يُعتقد أن الكواكب تولد في أقراص من الغاز والغبار تدور حول النجوم حديثة الولادة. علماء الفلك لديهم لاحظت هذه الأقراص من قبل، لكن عملية تكوين الكواكب بأكملها تستغرق مئات الآلاف – وحتى ملايين – السنين لتكتمل. وهذا يعني أننا لا نتمكن عادةً من رؤية الأقراص تتغير على فترات زمنية صغيرة. بدلاً من ذلك، تظهر الميزات فقط كلقطات مجمدة في الوقت المناسب.
ومع ذلك، لاحظ تلسكوب جيمس ويب الفضائي الآن أن أحد الأقراص المكونة للكوكب يتغير بشكل كبير.
في عام 2008، استخدم فريق بقيادة كاثرين إسبايلات، التي كانت آنذاك في جامعة ميشيغان ولكنها الآن في جامعة بوسطن، تقنية ناسا. تلسكوب سبيتزر الفضائي للكشف عن خط انبعاث الأشعة تحت الحمراء المرتبط بالنيون المتأين بشكل مضاعف ([Ne III]). كانت الإشارة قادمة من قرص مكون من الكواكب يحيط بالنجم الشاب SZ Chamaeleontis (SZ Cha). تتأين الذرة عندما يصطدم أحد إلكتروناتها الخارجية بفوتون عالي الطاقة ويخرج من موضعه؛ تتضمن الذرات “المتأينة بشكل مضاعف” فقدان إلكترونين من تأثير فوتونين.
متعلق ب: يحقق تلسكوب جيمس ويب الفضائي أول تأكيد لكوكب صخري
عندما تم اكتشافه في الأصل، كان وجود [Ne III] كان قرص SZ Cha نادرًا بين الأقراص التي تتعرض عادةً للقصف بواسطة الأشعة السينية الصادرة عن النجوم الأم الشابة. في الواقع، يشير وجودها إلى أنه بدلاً من الأشعة السينية، يجب أن يكون الإشعاع ذو الطاقة المنخفضة في شكل الأشعة فوق البنفسجية القصوى (EUV) هو النوع السائد من مجال الإشعاع في نظام SZ Cha. يُعتقد أن هذا النوع من الإشعاع يأكل كل الغاز والغبار الموجود في القرص الذي يشكل الكوكب، وبالتالي يكسر الجزيئات، لكن لا يُعتقد أنه يتفكك الأقراص بالسرعة التي تفعلها الأشعة السينية. يمكن للأشعة السينية أن تؤدي إلى تآكل القرص الذي يشكل الكوكب بمعدل أسرع 100 مرة من الضوء فوق البنفسجي.
وبالتالي، فإن المعدل الذي “يتبخر به القرص”، وبالتالي مقدار الوقت الذي يجب أن تتشكل فيه الكواكب داخل هذا القرص قبل أن يختفي، يعتمد على طاقة الإشعاع الموجود.
ومع ذلك، عندما تابعت Espaillat وفريقها SZ Cha في عام 2023 باستخدام أداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MIRI) الخاصة بـ JWST، وجدوا أن النيون المتأين بشكل مضاعف لديه أكثر أو أقل اختفت مقارنة بكمية النيون المتأين منفردا [Ne II]. هذا النقص في النيون المتأين بشكل مضاعف يعني أن الأشعة السينية، وليس الأشعة فوق البنفسجية، قد أكدت نفسها بالفعل على أنها مجال الإشعاع المهيمن في نظام SZ Cha.
في نهاية المطاف، يمكن أن يكون لهذا الاكتشاف تداعيات كبيرة في فهمنا لمدى سرعة تشكل الكواكب قبل أن يتبدد قرصها.
وقال ثاناووث ثاناثيبودي من جامعة بوسطن في دراسة “في النماذج الحاسوبية للأنظمة النامية، تسمح الأشعة فوق البنفسجية الشديدة بتكوين الكواكب لمليون سنة إضافية مما لو كان التبخر ناتجا في الغالب عن الأشعة السينية”. إفادة.
على هذا النحو، يمكن اعتبار وفرة النيون المتأين بشكل مضاعف بمثابة وكيل لكمية الأشعة فوق البنفسجية مقابل الأشعة السينية التي تؤثر على قرص تشكيل الكوكب في لحظة معينة. ومن خلال قياس وفرة هذا الكوكب، يستطيع علماء الفلك تحديد النطاق الزمني الذي يجب أن تتشكل فيه الكواكب داخل النظام بشكل أفضل قبل أن يتبدد قرص ولادتها.
وجدت عمليات الرصد الأرضية التكميلية أيضًا جزءًا من اللغز: قام مقياس طيف CHIRON الموجود على تلسكوب SMARTS الذي يبلغ قطره 1.5 متر في مرصد Cerro Tololo InterAmerican بقياس انبعاثات الهيدروجين ألفا “المنزاحة نحو الأزرق” المرتبطة بالنجم في نظام SZ Cha. Blueshift هو تحول يشبه دوبلر يشير إلى أن شيئًا ما في الكون البعيد يتحرك نحونا – في هذه الحالة، الهيدروجين.
ويفسر العلماء الوضع على أنه “رياح نجمية” من الجسيمات المنبعثة من النجم، تتجه نحو ركننا من الكون.
ويُعتقد أن الرياح كثيفة بدرجة كافية لامتصاص الضوء فوق البنفسجي، ولكنها تسمح للأشعة السينية بالمرور، مما يسمح للأشعة السينية بتأكيد نفسها على مدى تطور النظام النجمي. حقيقة أن النيون المتأين المزدوج شوهد في عام 2008 ولكن ليس بعد خمسة عشر عامًا، في عام 2023، تشير إلى أن الرياح قد تكون متغيرة وربما مرتبطة بنوع الإشعاع الذي يتخلل قرص تشكيل الكوكب في النظام النجمي.
قصص ذات الصلة:
– يتحدى نيزك المريخ النظرية الرائدة حول كيفية تشكل الكوكب الأحمر
– يرصد تلسكوب جيمس ويب الفضائي جزيء الكربون المثير للاهتمام في القرص المكون للكوكب
— تلسكوب جيمس ويب الفضائي يتجسس الماء بالقرب من مركز القرص المكون للكوكب في الكون الأول
ويجري الآن التخطيط لمزيد من الدراسات، ليس فقط مع تلسكوب جيمس ويب الفضائي ولكن أيضًا مع مراصد أخرى تغطي أجزاء مختلفة من الكوكب المجال الكهرومغناطيسي لمحاولة الوصول إلى حقيقة ما يحدث في نظام SZ Cha. ونأمل أن يساعد هذا العلماء أخيرًا على اكتشاف تقلبات الرياح النجمية. وقال إسبايلات: “نحن بحاجة إلى إعادة التفكير وإعادة المراقبة وجمع المزيد من المعلومات”.
“سوف نتبع إشارات النيون.”
نُشرت ورقة بحثية حول هذه النتائج يوم الأربعاء (15 نوفمبر) في رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.