عند الشراء من خلال روابط على مقالاتنا ، قد يكسب المستقبل وشركاء المشاركة في العمولة.
نظرة على سديم أوريون باستخدام كل من التلسكوبات الفضائية Hubble و James Webb. | الائتمان: NASA/ESA/CSA ، Mark McCaughrean/ESA ، Massimo Robberto/STSCI/JHU ، Kevin Luhman/Penn State ، Catarina Alves de Oliveira/ESA.
لقد اكتشف علماء الفلك الذين يستخدمون تلسكوب جيمس ويب للفضاء من ناسا (JWST) القرص الأكثر ثراءً من الناحية الكيميائية التي لاحظها قزمًا بنيًا ، وهو كائن بارد وغامد يطلق عليه أحيانًا “نجم فاشل”.
تأتي هذه النتيجة من Cha Hα 1 ، وهو قزم بني صغير محاط بقرص دوار من الغاز والغبار حيث قد تتشكل الكواكب يومًا ما.
على الرغم من أنها لا تحافظ على اندماج الهيدروجين مثل النجوم الحقيقية ، إلا أن الأقزام البنية وأقراصها تقدم أدلة حيوية حول كيفية تشكيل أنظمة الكواكب. يشير اكتشاف Webb لهذا المشروب الكيميائي غير المسبوق إلى أنه حتى هذه المستضعفات النجمية يمكن أن تستضيف المكونات الخام لولادة الكوكب.
وذلك لأن النجوم المنخفضة الكتلة والأقزام البنية لا تنتج الكثير من الإشعاع أو الحرارة مثل النجوم مثل شمسنا. وبالتالي فإن الأقراص المحيطة بالغاز والغبار هي أكثر برودة وأرق وتضع ضغطًا واضطرابًا أضعف. تغير هذه الظروف كيف تتصرف حبيبات الغبار والجزيئات: يمكن أن تنجرف الجسيمات الجليدية الغنية بالماء بشكل أسرع وتبتلع النجم ، في حين من المرجح أن تبقى المواد الغنية بالكربون الأخف.
تبطئ البيئة الأكثر هدوءًا أيضًا الخلط في القرص ، مما يعني أن الاختلافات الكيميائية بين المناطق يمكن أن تستمر لفترة أطول مما كانت عليه حول النجوم الأكثر سخونة وأكثر نشاطًا.
“في الأقراص [around low-mass stars and brown dwarfs]وقال كامبر شوارز ، باحث ما بعد الدكتوراه في معهد ماكس بلانك لعلم الفلك (MPIA) في هايدلبرغ ، ألمانيا ، إلى موقع Space.com ، إن حبوب الغبار الغنية بالماء تتحرك بسرعة وتتراكم من قبل النجم ، تاركة وراءها الغبار الأكثر ثراءً من الكربون ، “
وأضاف شوارز ، وهو مؤلف مشارك لدراسة حول النتائج الجديدة المتوفرة على موقع ARXIV قبل أن يسبق موقع ARXIV: “من المحتمل أن يكون لدى الكواكب التي تتشكل في هذه الأقراص تركيبة كيميائية مختلفة كثيرًا عن الكواكب التي تتشكل حول المزيد من النجوم التي تشبه الشمس”.
وأضاف توماس هينينج ، أستاذ في MPIA: “توفر النتائج نظرة نادرة ومفصلة على كيفية عمل كيمياء تشكيل الكوكب في البيئات القاسية حول الأقزام البني ، مما قد يقدم أدلة على تنوع العوالم خارج نظامنا الشمسي”.
لاحظ الباحثون cha hα 1 مع أداة JWST منتصف الأشعة تحت الحمراء (MIRI) في أغسطس 2022 ، وتصطف النتائج عن كثب مع البيانات التي تم جمعها قبل ما يقرب من عقدين من خلال تلسكوب Spitzer المتقاعد الآن في ناسا.
هذا الاتفاق مهم ، لأنه يؤكد أن الكيمياء الغنية التي شوهدت مع Webb ليست مجرد ميزة عابرة أو قطعة أثرية رصد ، بل هي سمة مستمرة لقرص القزم البني. ألمح سبيتزر إلى هذا التعقيد في عام 2005 ، لكن رؤية ويب الأكثر حدة تكشف الآن عن المخزون الكامل للجزيئات بوضوح أكبر بكثير.
يتم تطويق Cha Hα 1 بواسطة قرص غني بالهيدروكربونات مثل الميثان والأسيتيلين والإيثان والبنزين ، إلى جانب الماء والهيدروجين وثاني أكسيد الكربون (CO2) وحبوب غبار السيليكات الكبيرة.
وقال شوارز: “من المثير للاهتمام أن نرى كل من الهيدروكربونات وجزيئات الأوكسجين الحاملة في بيانات JWST”. “الكربون يحب الترابط مع الأكسجين ، [and the fact that] لا نرى أي أكسجين في هذه الهيدروكربونات يخبرنا أنها تشكلت في منطقة فقيرة بالأكسجين للغاية من القرص ، تختلف عن المنطقة التي تأتي منها المياه و CO2 “.
عادةً ما تميل الأقراص القديمة بطريقة أو بأخرى: تنتج البيئات الغنية بالأكسجين مياه وفيرة من السيليكات ، بينما تفضل البيئات الغنية بالكربون الجزيئات القائمة على الكربون والهيدروجين تسمى الهيدروكربونات. تشير رؤية كلاهما في الحال إلى أن كيمياء قرص Cha Hα 1 معقد ، وربما يتشكل بسبب اختلافات درجة الحرارة عبر القرص ، أو الاضطراب الذي يمزج المادة أو مجرد عمره.
“نعتقد ، [as a result]وقال شوارتز: “هذا القرص أصغر من الأقزام البنية الأخرى”.
كشفت بيانات MIRI أيضًا عن انبعاثات من حبيبات الغبار السيليكات الكبيرة في الطبقات العليا من القرص الداخلي ، مما يدل على أن حبيبات الغبار بدأت بالفعل في النمو حتى في هذه المرحلة الصغيرة جدًا.
وقال هينينج: “يخلق الغبار سطحًا صلبًا في الفضاء ، وهو أمر ضروري لتشكيل جزيئات معقدة”. “لا توجد حبيبات كبيرة من الغبار في الوسط بين النجوم ولكنها مهمة لتشكيل الكوكب. وجود حبيبات الغبار في مجموعة من الأحجام … يتيح نوى الكوكب العملاقة أن تنمو بسرعة أكبر مما لو كان كل الغبار بنفس الحجم.”
حقيقة أن جزيئات أبسط مثل ثاني أكسيد الكربون والهيدروكسيد (-OH) غائبة إلى حد كبير ، في حين أن جزيئات أكبر وأكثر تعقيدًا ، تشير إلى أن القرص بالفعل في مرحلة متقدمة من التطور الكيميائي.
“[Comparing] وقال شوارتز إن الأقراص في نقاط مختلفة في تطورها تتيح لنا اختبار نظرياتنا حول ما يدفع هذا التطور وتمنحنا في النهاية فهمًا أفضل للمواد المتاحة لتشكيل الكواكب في أوقات مختلفة “.
قصص ذات صلة
– Telescope James Webb Space (JWST) – دليل كامل
– الأقزام البني: النجوم التي “تفشل”
– هل يمكن أن يكون لدى “النجوم الفاشلة” كواكب؟ يقدم تلسكوبات جيمس ويب للفضاء أدلة
يقول الفريق إن هناك بعض الميزات الطيفية في قرص Cha Hα 1 والتي لا تتطابق مع أي جزيئات تمت دراستها في المختبرات الأرضية ، مما يشير إلى وجود جزيئات غير مراقبة أو غير مفهومة سابقًا تحتاج إلى حل.
وقال هينينج: “لقد تمكنا أيضًا من وصف خصائص الغاز وخصائص الغبار بشكل منفصل”. حدد الفريق ما هو موجود في القرص ، ولكن ليس بعد كيفية عمل الغبار والغاز معًا لتشكيل تطوره. للقيام بذلك ، “نحن بحاجة إلى النظر أكثر في كيفية تفاعل الغبار والغاز مع بعضهما البعض” ، أضاف هينينغ.
يوفر المزيج الغني بالقرص غير المعتاد فرصة نادرة لدراسة كيفية تشكيل الكيمياء لتشكيل الكوكب. يمكن أن يكشف فهم هذه الخزانات الجزيئية عن أنواع الكواكب التي قد تظهر في النهاية حول الأقزام البني.