علماء الفلك يشهدون ولادة طفل خارج كوكب

 

مثل الأشباح المتناثرة النجمية الجميلة التي تطارد الفضاء النجمي ، العملاق والبرد غيوم جزيئية هي المهد الغريبة والسرية لنجوم الأطفال اللامعة. تطفو هذه الغيوم الضخمة والمظلمة والمتدحرجة عبر الفضاء النجمي بأعداد كبيرة ، وهي تخفي نجومًا جديدة كما لو كانت لامعة لؤلؤة محشورة داخل قشرة محار. عندما تصل نقطة كثيفة بشكل خاص داخل طيات الدوران لواحدة من هذه السحب الداكنة إلى حجم أو كتلة أو كثافة حرجة ، فإنها تبدأ في الانهيار تحت الجاذبية الشديدة لجاذبيتها القوية الخاصة – مما يؤدي إلى ولادة طفل نجمي جديد مشرق. في يوليو 2018 ، علماء من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك (MPIA) في هايدلبرغ ، ألمانيا ، و جسم كروى مجموعة صك من تلسكوب كبير جدًا (VLT) من المرصد الجنوبي الأوروبي (ESO) في تشيلي ، أعلنت أنها اكتشفت كوكبًا خارجيًا ضخمًا جدًا من الغاز عملاقًا لا يزال يتشكل داخل قرص تراكم الكواكب الأولية التي تدور وتدور حول نجمها الشاب الشاب. هذا الغاز العملاق حديث الولادة ، يطلق عليه اسم PDS 70 ب لديه كتلة تساوي العديد من المشتري ، وتم رصده في مداره حول نجمه PDS 70 ضمن فجوة حكاية الولادة قرص تراكم الكواكب الأولية.

هذا يشير إلى ذلك PDS 70 ب لا يزال يقع بالقرب من مكان ولادته ، وأنه لا يزال يحتمل على الأرجح تراكم المواد من محيطه القرص الغاز والغبار. توفر الملاحظات فرصة فريدة من نوعها للعلماء لاختبار نماذج ولادة كوكب الأرض ، وكذلك معرفة المزيد عن التاريخ المبكر للأنظمة الكوكبية ، بما في ذلك تاريخ نظامنا الشمسي.

كشف البحث عن الكواكب الخارجية ، وهي كواكب تنتمي إلى عائلات النجوم الغريبة خارج شمسنا ، حتى الآن عن 3800 عالم بعيد من مختلف الكتل والأحجام والمسافات من آبائهم النجمين. للأسف ، لا يزال علماء الفلك لا يعرفون بالضبط كيف ولدت هذه الكواكب ، وهم في الواقع يراقبون ولادة طفل كوكب أولي أثبت أنه مهمة صعبة.

ومع ذلك ، فإن فريق علماء الفلك في MPIA و ال VLT تمكنت الآن من تحقيق هذا الإنجاز الصعب للغاية. في الواقع ، الكواكب الأولية PDS 70 ب شوهد على مسافة 22 الوحدات الفلكية (AU) من نجمه الأم. واحد AU هو متوسط ​​المسافة بين الشمس والأرض ، والتي تبلغ حوالي 93،000،000 ميل. "لدراستنا ، اخترنا PDS 70 ، نجم يشتبه بالفعل بوجود كوكب شاب يدور حوله "، أوضحت ميريام كيبلر في 2 يوليو 2018 بيان صحفي MPIA. السيدة Keppler طالبة دكتوراه في MPIA والمؤلف الرئيسي للورقة التي تسلط الضوء على هذا الاكتشاف المهم.

PDS 70 يبلغ من العمر 5.4 مليون سنة نجم T Tauri التي لا تزال محاطة ب قرص تراكم الكواكب الأولية الغاز والغبار التي يبلغ عرضها 130 AU تقريبًا. نجوم T Tauri هم أطفال صغار يشبهون الشمس ، تشكلوا في مركز النقطة الكثيفة بشكل خاص والمدمجة داخل ولادتها سحابة جزيئية. معظم المواد التي تنتمي إلى هذا الفقاعة تذهب إلى تكوين النجم الوليد ، في حين أن الباقي يخلق قرص تراكم الكواكب الأولية تنبثق منها الكواكب والأقمار والكائنات الصغيرة في النهاية. في المراحل الأولى ، أقراص تراكم الكواكب الأولية كلاهما ضخم للغاية ومثير للحرارة ، ويمكنهم التسكع حول مضيفيهم النجمين الشباب لمدة تصل إلى عشرة ملايين سنة قبل أن يختفيوا تمامًا في النهاية – ربما تتفجر بسبب الرياح القوية الشديدة بشكل خاص تي توريس مشهورون بالخلق. أو اختفاء قرص تراكم الكواكب الأولية قد يتوقف فقط عن انبعاث الإشعاع بعد توقف التراكم. الاقدم قرص تراكم الكواكب الأولية لوحظ حتى الآن ما يقرب من 25 مليون سنة.

لاحظ علماء الفلك أقراص تراكم الكواكب الأولية تحيط بالنجوم الشباب في مجرتنا درب التبانة. الملاحظات التي أجراها العلماء باستخدام تلسكوب هابل الفضائي (HST) لقد رصدت proplyds و أقراص كوكبية تشكيل داخل سديم الجبار. الاسم بشكل صحيح هو اختصار مقطعي قرص كوكبي أولي مؤين ، وهذه الأقراص مضاءة بخار ضوئي خارجي الأقراص تدور حول النجوم الشابة. مائة وثمانون proplyds تم اكتشافها داخل سديم الجبار وحده.

أقراص تراكم الكواكب الأولية تتكون بشكل أساسي من الغاز ، وهي عبارة عن هياكل رقيقة جدًا ذات ارتفاع رأسي نموذجي أصغر بكثير من نصف القطر. أيضا ، الكتلة النموذجية لهذه أقراص التنامي أقل بكثير من كتلة نجم الطفل المركزي.

على الرغم من أن نموذجي قرص تراكم الكواكب الأولية تتكون معظمها من الغاز ، كما تلعب جزيئات الغبار دورًا مهمًا في تكوين الكوكب. الغبار يحمي منتصف الطائرة القرص من الإشعاع الشديد والحيوي القادم من الفضاء بين النجوم. هذا الإشعاع النشط يخلق ما يسمى "المنطقة الميتة" التي فيها عدم الاستقرار المغناطيسي (MRI) لم تعد تعمل.

وفقا للعلماء، أقراص تراكم الكواكب الأولية تتكون من غلاف بلازما مزعج يسمى "المنطقة النشطة". تحتوي "المنطقة النشطة" على مساحة واسعة من الغاز الساكن ("المنطقة الميتة") ، وتقع في منتصف الطائرة. "المنطقة الميتة" يمكن أن تبطئ سرعة انتقال المادة عبر القرص وهذا يمنع بشكل فعال تحقيق "حالة مستقرة".

T Tauri تعرض القبعات أقطار كبيرة عادة ما تكون أكبر عدة مرات من شمسنا. ومع ذلك، T Tauri & # 39؛ s تتطور بطريقة قد تبدو غير بديهية. هذا لأنهم يتقلصون مع نموهم إلى مرحلة البلوغ النجمية الكاملة .. في الوقت الذي وصل فيه النجم الحار إلى هذه المرحلة من طفولته ، بدأت المواد المتطايرة الأقل تتكاثف بالقرب من مركز المحيط قرص تراكم الكواكب الأولية. وينتج عن ذلك تكوين غبار لزج يحتوي على سيليكات بلورية. هذه الحبوب الصغيرة من الغبار تتصادم مع بعضها البعض ثم تلتصق ببعضها البعض في بيئة مزدحمة القرص. ونتيجة لذلك ، تنمو الأجسام الأكبر حجماً ، وتصبح في النهاية الكواكب. الكواكب هي "لبنات البناء" للكواكب – "البذور" التي تنمو منها الكواكب الرئيسية.

في نظامنا الشمسي ، الكويكبات – التي تعيش في المقام الأول حزام الكويكبات الرئيسي بين المريخ والمشتري – ما تبقى من الصخر المعدني الكواكب التي كانت بمثابة "بذور" الكواكب الصلبة الأربعة التي تعيش في المجال الداخلي لنظامنا الشمسي: عطارد والزهرة والأرض والمريخ. تمثل المذنبات التي تعيش في المناطق البعيدة والباردة والمظلمة في نظامنا الشمسي ، بعيدًا عن الشمس ، العدد المتبقي من القذارة والمجمدة والجليدية. الكواكب التي ولدت في النهاية من الرباعي العملاق المحملة بالغاز من عائلة نجمنا – المشتري وزحل وأورانوس ونبتون.

رن حول نجم طفل

PDS 70 ، أ T Tauri توت ، يبلغ من العمر 54 مليون سنة فقط. كما أنها محاطة ب قرص كوكبي أولي (نجمي قرص) يتكون من غاز وغبار حوالي 130 AU على نطاق واسع. من أجل تصور مدى ذلك القرص ، ال حزام كويبر – الذي يدور حول الشمس ما وراء نبتون – يمتد حتى 50 تقريبًا AU. هذه المحيطة الشاسعة أقراص التنامي تتكون من المواد المتبقية من ولادة نجم الوالدين في ظلام قارس سحابة جزيئية .

لكن ال قرص التنامي المحيط PDS 70 مثيرة للاهتمام بشكل خاص لأنها تظهر فجوة كبيرة. ويعتقد أن هذه الفجوات هي دلائل على حكاية أن الكوكب يحدث. وذلك لأن هذه الفجوات تنتج عن عملاق شاب كوكب أولي تجمع المزيد والمزيد من مواد القرص أثناء انتقالها حول نجمها الشاب. من خلال التفاعل مع القرص ، ال كوكب أولي تغير المسافة تدريجياً إلى نجمها الأم. مع مرور الوقت ، تزايد كوكب أولي يحفر رقعة دائرية واسعة من خلال القرص.

في دراسة لاحقة بقيادة الدكتور اندريه مولر من MPIA ، حصل فريق علماء الفلك على صورة مدهشة حقًا للتطور PDS 70 النظام ، الذي فيه طفل كوكب أولي يمكن ملاحظتها بسهولة على الحافة الداخلية للفجوة المحيطة القرص. البعيد كوكب أولي تستغرق حوالي 120 عامًا لتدور حول نجمها الأم. طيف PDS 70 ب مكن الفلكيين من تحديد السمات الجوية والفيزيائية للكوكب الغريب.

علق الدكتور مولر في 2 يوليو 2018 على أن "هذا الاكتشاف يوفر لنا فرصة غير مسبوقة لاختبار النماذج النظرية لتكوين الكوكب". بيان صحفي MPIA.

عملاق وبعيد كوكب أولي

يوضح البحث الجديد ذلك PDS 70 ب هو عملاق الغاز هذا الكوكب ، الذي يمتلك كتلة عدة مرات من كوكب المشتري العملاق الخاص بالنظام الشمسي. ال كوكب خارج المجموعة الشمسية تبلغ درجة حرارة السطح ما يقرب من 1200 كلفن ، مما يجعله أكثر سخونة من أي كوكب في نظامنا الشمسي. لأن أ كوكب أولي يجب أن يكون أصغر من الوالد النجمي ، PDS 70 ب لا يزال في طور النمو. تشير البيانات التي جمعها علماء الفلك إلى أن الكوكب محاط بالسحب التي تغير الإشعاع المنبعث من قلب الكواكب وجوها. "صححنا حساباتنا لمراعاة البيانات الجديدة التي نشرتها القمر الصناعي Gaia للمسافات النجمية. بالنسبة الى جايا ، PDS 70 على مسافة 370 سنة ضوئية ، "أوضحت السيدة كيبلير في 2 يوليو 2018 بيان صحفي MPIA.

لا يزال يتعين على الفلكيين تطبيق تقنيات الملاحظة والتحليل المعقدة من أجل الحصول على صورة قرص تراكم الكواكب الأولية. على الصور التقليدية ، ستفقد جميع الأشياء الموجودة بالقرب من النجم الأم في وهج ضوء النجوم اللامع. ومع ذلك ، مع جسم كروى أداة يمكن إزالة ضوء النجم الساطع. لتحقيق ذلك ، يجب أن تستخدم الكاميرا خاصية الضوء المعروفة باسم الاستقطاب. خطيا الضوء المستقطب يمكن أن تتأرجح في مستوى واحد فقط. لكن الضوء المنبعث من النجم هو في الغالب غير مستقطب . ومع ذلك ، فإن الضوء ينعكس في القرص سيصبح خطيا مستقطب عندما تشتت بواسطة قرص التنامي محركات الغبار.

عند استخدامها مع الصحيح الاستقطاب مرشح – الذي ينقل موجات الضوء في مستوى واحد فقط من التذبذب – الضوء ينتقل من مناطق مختلفة من القرص إما أن يتم الكشف عنها أو إلغاؤها ، نتيجة لاتجاه المرشح. يستخدم المصورون تقنية مماثلة لمنع الانعكاسات المنبعثة من سطح أملس.

في المقابل ، يمكن ملاحظة ضوء النجوم بغض النظر عن كيفية توجيه المرشح. من خلال الاستفادة من الفرق بين الضوء الذي ينعكس في قرص التنامي والضوء يتدفق مباشرة من النجم ، يمكن لعلماء الفلك القضاء على ضوء النجوم المباشر. من أجل دعم قياساتها ، تحجب الجائزة أيضًا النجم بقناع. كل ما تبقى صورة تراكم الكواكب الأولية القرص.

الدكتور توماس هينينج ، مدير MPIA ، مؤلف أول من الدراستين وألماني مشارك في جسم كروى وعلق على الصحافة أنه "بعد عشر سنوات من تطوير أدوات فلكية قوية جديدة مثل جسم كروى يوضح لنا هذا الاكتشاف أننا قادرون أخيرًا على العثور على الكواكب ودراستها وقت تشكيلها. هذا هو تحقيق حلم عزيز. "

تظهر نتائج هذا البحث كـ Keppler et al. ، "اكتشاف رفيق نجمي داخل فجوة القرص الانتقالي حول PDS 70" ، و كما Muller et al.، "التوصيف المداري والجوي للكوكب ضمن فجوة القرص الانتقالي PDS 70. يتم نشر كلتا الورقتين في عدد 2 يوليو 2018 من المجلة الفلك والفيزياء الفلكية.

يعد البحث عن الكواكب الخارجية عالية التباين الطيفي الاستقطابي (SPHERE) هو نظام البصريات التكيفية المتطرفة والمرفق التاجي (SPHERE) في VLT. تم بناء SPHERE من قبل كونسورتيوم دولي بقيادة MPIA و ال معهد الكوكب وعلماء الفضاء الفلكي في غرونوبل (IPAG).

About the author

Add comment

By user

Recent Posts

Recent Comments

Archives

Categories

Meta