تشير الحلقات الغريبة حول النجم الأولي إلى أن الكواكب تتشكل في وقت أبكر مما كان يعتقد

صورة ALMA لحلقات الغبار المكونة للكوكب حول النجم الأولي IRS 63 ، والذي يقل عمره عن 500000 عام. (رصيد الصورة: MPE / D. Segura-Cox Data Credit: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO))

توصلت دراسة جديدة إلى أن الحلقات التي تم اكتشافها حول نجم حديث الولادة قد تشير إلى أن الكواكب تولد في وقت أبكر مما كان يعتقد سابقًا.

تولد النجوم من غيوم كثيفة تنهار على نفسها بفعل جاذبيتها. عندما تتقلص غطاء الغاز والغبار المحيط بالنجم الناشئ أو النجم الأولي بمرور الوقت ، يتشكل قرص حوله يمكن أن يؤدي إلى ظهور كواكب صغيرة أو كواكب أولية.

قال المؤلف الرئيسي للدراسة دومينيك سيغورا كوكس ، عالم الفلك في معهد ماكس بلانك للفيزياء خارج الأرض في جارشينج بألمانيا ، لموقع ProfoundSpace.org: `` تتكون الكواكب من المواد المتربة التي تحيط بالنجوم الأولية في قرص ''. تظهر الحلقات الموجودة في هذه الأقراص حيث يتراكم الغبار ، مما يسهل الالتصاق معًا لتشكيل كوكب صغير.

وجدت الأبحاث السابقة حلقات وفجوات في الأقراص حول النجوم الأولية التي يبلغ عمرها حوالي مليون سنة ، مثل HL Tauri تقع على بعد حوالي 450 سنة ضوئية من الأرض ، في كوكبة الثور. (بالمقارنة ، يبلغ عمر الشمس والنظام الشمسي حوالي 4.6 مليار سنة).

سألت السؤال - هل تبدأ الكواكب في التشكل حتى أصغر من ذلك؟ قال سيجورا كوكس.

نجم شاب ، كواكب شابة؟

الحلقات والفجوات الموجودة في قرص الغبار IRS 63 مقارنة برسم تخطيطي للمدارات في نظامنا الشمسي بنفس مقياس واتجاه قرص IRS 63. تتشابه مواقع الحلقات مع مواقع الأجسام في نظامنا الشمسي ، مع الحلقة الداخلية حول حجم مدار نبتون والحلقة الخارجية أكبر قليلاً من مدار بلوتو.(رصيد الصورة: MPE / D. Segura-Cox Data Credit: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO))

في الدراسة الجديدة ، درس علماء الفلك IRS 63 ، وهو نجم أولي يقع على بعد حوالي 470 سنة ضوئية ، في كوكبة Ophiuchus. وجدت الأبحاث السابقة أن عمر هذا النجم الأولي أقل من 500000 عام. قال Segura-Cox: 'اخترت مراقبة IRS 63 لأنه أصغر من HL Tauri وأحد أقرب النجوم وأكثرها سطوعًا في تلك الفئة العمرية'.

IRS 63 محاط بقرص دوار من الغاز والغبار يكون كبيرًا نسبيًا بالنسبة لنجم شاب ، يبلغ عرضه أكثر من 50 وحدة فلكية (AU). (واحد AU هو متوسط ​​المسافة بين الأرض والشمس ، وهو حوالي 93 مليون ميل ، أو 150 مليون كيلومتر).

قال سيجورا كوكس: 'حجم القرص مشابه جدًا لنظامنا الشمسي'. 'حتى كتلة النجم الأولي أقل بقليل من كتلة شمسنا.'

قام العلماء بتحليل قرص IRS 63 باستخدام مصفوفة Atacama Large Millimeter / submillimetre Array (ALMA) في تشيلي ، أقوى تلسكوب لاسلكي في العالم. اكتشفوا أنه يحتوي على حلقتين داكنتين متحدة المركز ، والتي يبدو أنها فجوات تفصل القرص إلى حلقتين متحدة المركز لامعة. قالت سيجورا كوكس: 'من المثير أن نرى مثل هذا الكشف الواضح عن الحلقات في قرص حول نجم أولي صغير جدًا'.

الفجوة الأعمق تقع 19 AU من قلب القرص ويبلغ عرضها 3.2 AU ، والفجوة الخارجية 37 AU من مركز القرص وعرضها 4.5 AU. تقع الحلقة الساطعة الأعمق بمقدار 27 وحدة فلكية من محور القرص ويبلغ عرضها 6 وحدات فلكية ، والحلقة الساطعة الخارجية تبلغ 51 وحدة فلكية من قلب القرص وعرضها 13 وحدة فلكية.

قال سيجورا كوكس: 'كل الظروف مناسبة لتكوين كوكب في قرص IRS 63'.

إذا كانت هذه الفجوات ناتجة عن الكواكب الأولية التي تشق طريقها عبر الغاز والغبار لقرص IRS 63 أثناء دورانها حول النجم الأولي ، فقد قدر الباحثون أن الفجوة الأعمق نشأت عن عالم ناشئ تقريبًا نصف كتلة كوكب المشتري ، في حين كانت الفجوة الخارجية هي نتيجة لكوكب حديث الولادة ما يقرب من ثلث كتلة كوكب المشتري.

قالت سيجورا كوكس: 'الحلقات الموجودة في قرص IRS 63 صغيرة جدًا'. كنا نعتقد أن النجوم دخلت مرحلة البلوغ أولاً وكانت أمهات الكواكب التي جاءت لاحقًا ، لكننا الآن نرى أن النجوم والكواكب تنمو وتتطور معًا منذ العصور المبكرة ، مثل الأشقاء.

هل هم كواكب صغيرة أم لا؟

منطقة L1709 الكثيفة من سحابة Ophiuchus Molecular Cloud ، التي تم تعيينها بواسطة تلسكوب Herschel الفضائي ، والتي تحيط وتغذي المواد إلى أصغر بكثير من IRS 63 والقرص المكون للكواكب (الموقع المميز بـ x الأسود).(رصيد الصورة: MPE / D. Segura-Cox Data Credit: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO))

ومع ذلك ، أشارت الأبحاث السابقة إلى أن الفجوات يمكن أن تتشكل في أقراص النجوم الأولية التي لا تسببها الكواكب الأولية ، كما لاحظ العلماء. على سبيل المثال ، يمكن أن يؤدي السحب الديناميكي الهوائي الذي يمكن أن يمارسه غاز القرص على الغبار ويمكن أن يؤدي الغبار إلى ظهور فجوات.

قال سيغورا كوكس: 'أعتقد أن الكثير من الناس سيقولون أنه لمجرد وجود حلقات ، فإن هذا لا يثبت أن الكواكب قد تشكلت بالفعل'. أنا لا أدعي أن أصغر اكتشاف للكواكب ؛ هذا شيء نحتاج إلى البحث عنه بعد ذلك.

بدلاً من ذلك ، 'بهذه النتيجة ، أظهِر أن جميع الظروف اللازمة لتكوين الكواكب في مكانها مبكرًا جدًا ، في عصر لا يزال فيه النجم الأولي نفسه يكتسب قدرًا كبيرًا من الكتلة من سحابة الأصل الأكبر حجمًا ،' Segura- قال كوكس. 'للمضي قدمًا ، نحتاج إلى التفكير في بدء تشكل النجوم والكواكب معًا ، مما يعني أنه يتعين علينا نحن العلماء تغيير افتراضاتنا حول كيفية بدء تشكل الكوكب في وقت مبكر.'

في هذه الدراسة الجديدة ، ركز العلماء على الغبار المحيط بـ IRS 63. بعد ذلك ، سيقومون بفحص الغاز هناك. قال سيغورا كوكس: 'يوجد حوالي 100 مرة كتلة في الغاز أكثر من الغبار الموجود حول قرص IRS 63'. وقالت إن تحليل كل من الغاز والغبار سيعطي صورة أفضل عن كيفية تشكل الأقراص وتطورها حول النجوم الأولية.

شرح العلماء بالتفصيل النتائج التي توصلوا إليها في عدد 8 أكتوبر من مجلة الطبيعة.

تابع تشارلز كيو تشوي على تويترcqchoi. تابعنا على TwitterSpacedotcom وعلى Facebook.