يكشف عرض علم الفلك عن طريق الخطأ بنية غير مرئية في نظامنا الشمسي

قد يغير اكتشاف عرضي كيف نفكر في أحد أكثر الهياكل الغامضة في نظامنا الشمسي.

يُعتقد أن سحابة أورت ، وهي مجموعة كبيرة من الأجسام الجليدية تدور حول الشمس على مسافة تزيد عن 1000 مرة من مدار نبتون ، يُعتقد أنها كروية – على الرغم من أنه لم يتم ملاحظته مباشرة.

ولكن أثناء الإنتاج المسبق لعرض بعنوان “اللقاءات في درب التبانة” ، والتي ظهرت لأول مرة يوم الاثنين في هايدن بلوكتاريوم في مدينة نيويورك ، كشف إسقاط على قبة الكوكب الكوكبي شيئًا غريبًا داخل سحابة Oort: دوامة.

كان المنسقون يختبرون مشهدًا في سبتمبر يتضمن رؤية مفصلة للحي السماوي للأرض – من الشمس إلى الحواف الخارجية للنظام الشمسي – وفوجئوا عندما رأوا الهيكل ، الذي بدا متشابهًا مع مجرة ​​حلزونية مثلنا.

يتذكر جاكي فهرتي ، عالم الفيزياء الفلكية في المتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي ومنسق العرض: “لقد لعبنا اللعب على المشهد ، وعلى الفور رأينا ذلك. لقد كان هناك فقط”. “كنت في حيرة من أمري واعتقدت أنه كان غريبًا للغاية. لم أكن أعرف ما إذا كان هذا قطعة أثرية ، لم أكن أعرف ما إذا كان هذا حقيقيًا”.

للتحقيق ، تواصل فهرتي مع ديفيد نيسفورني ، عالم معهد في معهد الأبحاث الجنوبية الغربية في بولدر ، كولورادو ، وخبير سحابة أورت الذي قدم بيانات علمية للمشهد.

قال فهرتي: “لم ننشئه – فعل ديفيد”. “هذه هي محاكاة ديفيد ، وهي ترتكز على الفيزياء. لديها تفسير مادي جيد تمامًا لسبب وجوده هناك.”

في البداية ، يشتبه Nesvorny في القطع الأثرية – تشوهات أو تشوهات في تصور البيانات – ولكن بمجرد أن نظر إلى بياناته ، أكد وجود دوامة ونشر في النهاية ورقة علمية حول الاكتشاف في أبريل في المجلة الفيزيائية الفلكية. قال: “طريقة غريبة لاكتشاف الأشياء”. “يجب أن أعرف بياناتي بشكل أفضل ، بعد سنوات من العمل معها.”

مجنونة ، مدارات طويلة

تم اقتراح وجود سحابة أورت لأول مرة في عام 1950 من قبل عالم الفلك الهولندي جان أورت ، الذي تخيلها كقذيفة من الأجسام الجليدية التي تدور حول الشمس من ما يصل إلى 1.5 سنة ضوئية. السحابة هي المنطقة الأكثر بعدًا في نظامنا الشمسي ، حيث تمتد بقدر منتصف الطريق إلى النجم التالي ، وفقًا لناسا.

إنه يتألف من بقايا من صنع نظامنا الشمسي ، الذي كان منتشراً في كل اتجاه من قبل الكواكب بعد تشكيلها. هذا يعني أن العديد من الأجسام الجليدية في سحابة Oort لا تشترك في نفس المستوى المداري مثل النظام الشمسي نفسه ولكنها تسافر في ميول مختلفة ، وهذا هو السبب في تصوير سحابة Oort على أنها مجال. إذا تلاشت إحدى هذه الأجسام الجليدية إلى الداخل باتجاه الشمس ، فستبدأ الحرارة في تبخير بعض المواد في الجسم ، وخلق ذيلًا – وما نسميه مذنبًا.

“بين الحين والآخر ، تأتي بعض هذه الأجسام الجليدية إلى النظام الشمسي الداخلي ، ويمكننا أن نرى المدار الذي هم عليه” ، قال فهرتي. “إنهم في هذه المدارات المجنونة حقًا. قد يستغرق الأمر ملايين السنين للتجول في الشمس. وعندما يأتيون ، يساعدوننا على فهم المدى الذي قد يأتي منه”.

المشكلة في محاولة تخيل كيف تبدو سحابة أورت هي أن العلماء لم يسبق لهم رؤيتها ، على الرغم من أننا محاطون بها تقنيًا. ذلك لأن الأجسام التي تشكلها صغيرة – أقل من 60 ميلًا (97 كيلومترًا) في قطرها – وعلى الرغم من أنها من المحتمل أن تكون في تريليونات ، إلا أنها بعيدة ، مما يجعل الملاحظات مع التلسكوبات صعبة.

كان الحلزوني يختبئ في بيانات Nesvorny لأنه لم يفكر مطلقًا في تصورها ثلاثية الأبعاد. وقال “لم أنظر إليها أبدًا في إحداثيات ديكارتية – لم يكن لدي سبب وجيه للقيام بذلك”. “ولكن بمجرد القيام بذلك ، يكون الأمر واضحًا. إنه موجود.”

المد المجرة

لتأكيد النتائج ، استخدمت Nesvorny واحدة من أقوى أجهزة الكمبيوتر في العالم ، Pleiades SuperComputer من ناسا ، لتشغيل المحاكاة التي استغرقت أسابيع لإكمالها.

وقال: “اعتقدت ، ربما هذه المحاكاة الخاصة (أعطيت القبة السماوية) تعرضها ، ولن تظهر جميع عمليات المحاكاة الأخرى مع اللقاءات النجمية الأخرى ، المعلمات الأخرى ، في هذه الحالة أنها لن تكون مثيرة للاهتمام للغاية”. “لكن جميع عمليات المحاكاة ، جميع النماذج التي أمتلكها ، تظهر دوامة.”

وقال إن السبب وراء وجوده هو أن الأشياء الموجودة في سحابة أورت هي بعيدة بما يكفي من خطورة الشمس التي تبدأ أيضًا في التأثر بالجزر المجرية – مجال الجاذبية في مجرتنا ، التي تمارسها النجوم والمادة المظلمة فيه. يتصرف هذا الحقل على الأجسام الصغيرة والمذنبات في سحابة أورت عن طريق توصيل طائراتها المدارية لإنشاء دوامة.

وأضاف Nesvorny الحلزوني ، في الجزء الداخلي من سحابة Oort ، الأقرب إلينا ، وما زال يعتقد أن الجزء الخارجي كروي أو على شكل قذيفة.

تظل مشكلة مراقبة سحابة Oort ، على الرغم من أن مرصد Vera C. Rubin ، وهو تلسكوب قوي جاء مؤخراً عبر الإنترنت في تشيلي ، يمكن أن يقدم يده من خلال اكتشاف ومراقبة الأجسام الجليدية الفردية في السحابة. ومع ذلك ، وفقًا لـ Nesvorny ، من المحتمل أن يكتشف التلسكوب العشرات من هذه الهيئات – وليس المئات التي ستكون مطلوبة لإنتاج تصور ذي معنى للدوامة.

تساعد النظرية الحلزونية على إلقاء الضوء على ديناميات نظامنا الشمسي ، وفقًا لفهرتي. وقالت: “إذا كنت ستتوصل إلى نظرية حول كيفية تطور أنظمة الطاقة الشمسية ، فيجب أن تأخذ في الاعتبار نوع الأشكال التي قد تكون لديك في هيكلها”. “ربما ساعدت المذنبات في توصيل المياه إلى الأرض. ربما تكون اللبنات الأساسية للحياة موجودة في سحابة أورت ، لذلك إذا كنت تريد التحدث عن اللبنات الأساسية المحتملة للحياة التي تحيط بنظامنا الشمسي ، فأنت بحاجة إلى فهم شكلها.”

وأضافت أنه “حلم” ، لتكون قادرًا على تقديم العلم حديثًا جدًا في عرض يهدف إلى عامة الناس. “أعتقد حقًا أن القبة ، القبة نفسها ، هي أداة بحثية” ، قال فاهرتي. “أود أن أقول إن هذا علم لم يكن لديه وقت للوصول إلى كتابك المدرسي حتى الآن.”

عرض ما هو غير مرئي

وقالت مالينا رايس ، أستاذة مساعدة في علم الفلك في جامعة ييل لم يشارك في الدراسة ، إن الاكتشاف الحلزوني هو مثال رائع على مدى تعلمنا من خلال تصور الكون بطرق جديدة.

وأضاف رايس: “هذه النتيجة تعيد تشكيل صورتنا الذهنية لنظامنا الشمسي المنزلي ، مع توفير إحساس جديد بما قد تبدو عليه غيوم أنظمة خارجية خارجية”. “إنه يوحد نماذجنا من النظام الشمسي بما نعرفه عن المجرة الأوسع ، ووضعها في سياقها كنظام ديناميكي. نحن لسنا ثابتين ، ونحن لسنا معزولين – يتم تشكيل نظامنا الشمسي من خلال نظامه الإيكولوجي الأوسع ، ويمثل دوامة المنحوتة ذلك.”

على الرغم من أن الورقة مثيرة للاهتمام ، إلا أنها نظرية تقريبًا ، حيث إنها تستند إلى عمليات محاكاة رقمية للتفاعلات بين جاذبية الشمس والسحب الجاذبية لبقية حركة جالاكسي درب التبانة. كما لم يشارك في الدراسة.

وقال غوميز في رسالة بالبريد الإلكتروني: “تدخل المذنبات الطويلة في النظام الشمسي الداخلي في مجموعة من الزوايا ، والتي يحاول المؤلفون تصميمها باستخدام فكرة ذراعهم الحلزونية”. “ما يقترحونه يمكن أن يكون صحيحًا ، ولكن يمكن أيضًا تصميمه بواسطة أشكال أخرى من السحابة أو العمليات المادية.

وأشار سيمون بورتيجز زوارت ، أستاذ نجم النجوم العددي في جامعة ليدن في هولندا ، التي لم تكن جزءًا من الفريق وراء البحث. وقال “من المثير للاهتمام أنهم وجدوا دوامة ، (ولكن) من غير المرجح أن نشهد (ذلك) في المستقبل المنظور”.

وأضاف مع الحظ ، سوف يكتشف مرصد Vera Rubin بضع مئات من الأشياء السحابية الداخلية ، ولكن الحلزوني لن يكون مرئيًا إلا إذا تم العثور على العديد من الأشياء الأخرى: “يبدو أنه من غير المحتمل أن يكون بنية يمكن اكتشافها بوضوح”.

لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية CNN قم بإنشاء حساب في CNN.com