شاهد تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) بيتا بيكتوريس كما لم يحدث من قبل، حيث التقط هيكلًا غير مرئي سابقًا يمنح النظام الكوكبي الشاب ذيل قطة مغبرًا.
يقع بيتا بيكتوريس على بعد 63 سنة ضوئية منا، وهو نجم يبلغ حجمه ضعف حجم الشمس وثمانية أضعاف لمعانه، ومحاط بقرص من الغاز والغبار، حيث يوجد دليل على تشكل الكواكب.
كان بيتا بيكتوريس أول نظام كوكبي اكتشف علماء الفلك حوله قرصًا غبارًا من مادة مكونة من الحطام الناجم عن اصطدام الكويكبات والكواكب المصغرة خلال سنوات التكوين العنيفة للنظام. بعد ذلك، وباستخدام تلسكوب هابل الفضائي، رصد علماء الفلك قرصًا ثانيًا من الحطام والمواد في نظام بيتا بيكتوريس.
الآن باستخدام أدوات تلسكوب جيمس ويب الفضائي – كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRCam) وأداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MIRI) – اكتشف فريق من علماء الفلك طبقة أخرى من البنية في النظام، على شكل فرع من الغبار مائل بشكل حاد يمتد من الجنوب الغربي. جزء من قرص الحطام الثانوي.
متعلق ب: علماء الفلك يحلون لغز “الوحش الأخضر” في بقايا المستعر الأعظم الشهير (صورة)
وقالت إيزابيل ريبوليدو، رئيسة فريق الدراسة، والعالمة في مركز علم الأحياء الفلكي في إسبانيا، في بيان: “بيتا بيكتوريس هو قرص الحطام الذي يحتوي على كل شيء: فهو يحتوي على نجم لامع وقريب حقًا يمكننا دراسته جيدًا”.
وأضاف ريبوليدو: “على الرغم من وجود ملاحظات سابقة من الأرض في نطاق الطول الموجي هذا، إلا أنهم لم يكن لديهم الحساسية والدقة المكانية التي لدينا الآن مع تلسكوب جيمس ويب الفضائي، لذلك لم يكتشفوا هذه الميزة”.
ظهر ذيل القطة بيتا بيكتوريس لأداة MIRI فقط لأنه يسطع بشكل أكثر سطوعًا في ضوء الأشعة تحت الحمراء المتوسطة، وربما يفسر ذلك أيضًا سبب عدم وجوده من قبل.
لاحظت ريبوليدو وفريقها أيضًا ميزة أخرى في Beta Pictoris. لقد رأوا اختلافًا في درجة الحرارة بين قرصي النظام الكوكبي، مما يشير إلى أنه قد يكون لديهم تركيبات مختلفة.
“لم نتوقع أن يكشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي أن هناك نوعين مختلفين من المواد حول بيتا بيكتوريس، لكن MIRI أظهر لنا بوضوح أن مادة القرص الثانوي وذيل القطة أكثر سخونة من القرص الرئيسي،” كريستوفر المؤلف المشارك في البحث وقال ستارك من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في ماريلاند في نفس البيان. “يجب أن يكون الغبار الذي يشكل هذا القرص والذيل داكنًا جدًا، لذلك لا يمكننا رؤيته بسهولة في الأطوال الموجية المرئية أو القريبة من الأشعة تحت الحمراء – ولكن في منتصف الأشعة تحت الحمراء، فهو متوهج.”
ويفترض الفريق أن القرص ذو درجة الحرارة الأكثر سخونة يتكون من مادة داكنة شديدة المسامية تشبه تلك التي تظهر على سطح المذنبات والكويكبات في نظامنا الشمسي، والتي تُعرف باسم “المواد العضوية المقاومة للحرارة”.
ما الذي وضع العقدة في ذيل القط الكوني؟
بينما يعتقد علماء سلوك الحيوان أن القطط تضع اعوجاجًا في ذيولها الممتدة عموديًا كتحية أو للإشارة إلى الود أو المرح، فإن ريبوليدو وزملاؤه ليسوا متأكدين مما يعطي ذيل القط الكوني هذا شكله. هذه الميزة المنحنية ليست شيئًا يمكن رؤيته في أقراص المواد الموجودة في أنظمة ولادة الكواكب الأخرى.
لكشف لغز مهد هذا القط، قام الفريق بتصميم عدة سيناريوهات لمحاولة إعادة إنشاء هيكل ذيل القط وبالتالي شرح أصوله.
وأوضح ستارك أن “ملامح ذيل القطة غير عادية إلى حد كبير، وكان من الصعب إعادة إنتاج الانحناء بنموذج ديناميكي”. “يتطلب نموذجنا غبارًا يمكن دفعه خارج النظام بسرعة كبيرة، مما يشير مرة أخرى إلى أنه مصنوع من مادة عضوية حرارية.”
قاد هذا التحقيق الفريق إلى تحديد أن ذيل القطة من المحتمل أن يكون ناجمًا عن حدث منتج للغبار وقع منذ حوالي 100 عام فقط من وجهة نظرنا هنا على الأرض.
وقال المؤلف المشارك في البحث مارشال بيرين، من معهد علوم التلسكوب الفضائي في بالتيمور، في البيان: “يحدث شيء ما – مثل الاصطدام – ويتم إنتاج الكثير من الغبار”. “في البداية، يسير الغبار في نفس الاتجاه المداري لمصدره، ولكنه بعد ذلك يبدأ أيضًا في الانتشار.”
وأضاف بيرين أن الضوء الصادر من النجم يدفع أصغر جزيئات الغبار وأكثرها رقة بعيدًا عن النجم بشكل أسرع، في حين أن الحبيبات الأكبر تكون أكثر صعوبة في التحول، وبالتالي لا تتحرك كثيرًا، مما يخلق محلاقًا طويلًا من الغبار.
متعلق ب: فيديو مذهل بفاصل زمني يلتقط رحلة مدتها 17 عامًا لكوكب خارج المجموعة الشمسية Beta Pictoris b حول نجمه
أما بالنسبة للزاوية الحادة التي يبرز بها ذيل الغبار بعيدًا عن قرص الحطام، يعتقد ريبوليدو وزملاؤه أن هذا مجرد وهم بصري ناجم عن الزاوية التي رصد بها تلسكوب جيمس ويب الفضائي بيتا بيكتوريس. الزاوية الفعلية التي يمتد بها مسار الغبار من قرص الحطام هي 5 درجات فقط.
ومع مراعاة سطوع هذه الميزة المكتشفة حديثًا، تمكن علماء الفلك أيضًا من تحديد أن الغبار الموجود في الذيل يعادل كتلة كويكب متوسط الحجم في الحزام الرئيسي بين المشتري والمريخ ويمتد بطول حوالي 9.9 مليار. ميل (16 مليار كيلومتر).
قصص ذات الصلة:
— اكتشف العلماء كوكبًا فضائيًا ثانيًا يدور حول النجم بيتا بيكتوريس — وهو ضخم
– تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) – دليل كامل
– كوكب خارجي بحجم المشتري يتشكل حول نجم صغير. علماء الفلك ليسوا متأكدين من كيفية حدوث ذلك
قد يكون حدث تكوين الغبار الذي أعطى Beta Pictoris ميزة القطط الخاصة به مسؤولاً أيضًا عن خاصية غريبة أخرى للنظام. ويعتقد الباحثون أن نفس الاصطدام قد يكون سبب عدم التماثل في بيتا بيكتوريس الذي تم ملاحظته سابقًا في عام 2014 بواسطة مصفوفة أتاكاما المليمترية الكبيرة / تحت المليمترية (ALMA).
يأخذ عدم التماثل هذا شكل كتلة من أول أكسيد الكربون، والتي تقع بجوار ذيل القطة. ولأن الإشعاع الصادر من النجم المركزي لا ينبغي أن يستغرق أكثر من قرن من الزمن لتفكيك كتلة أول أكسيد الكربون، فإن حقيقة أن تركيز الغاز لا يزال باقياً يمكن أن يكون دليلاً على نفس الحدث.
وخلص ستارك إلى أن “أبحاثنا تشير إلى أن Beta Pic قد تكون أكثر نشاطًا وفوضوية مما كنا نعتقد سابقًا”. “يستمر تلسكوب جيمس ويب الفضائي في مفاجأتنا، حتى عند النظر إلى الأجسام التي تمت دراستها جيدًا. لدينا نافذة جديدة تمامًا على هذه الأنظمة الكوكبية.”
تم تقديم بحث الفريق هذا الأسبوع خلال الاجتماع 243 للجمعية الفلكية الأمريكية في نيو أورليانز.