متابعة عملية ولادة كواكب من نوع الأرض الفائقة

كشفت نماذج حديثة عن الأنظمة الكوكبية المتكونة حديثا أي الكواكب التي تدور حول النجوم الأخرى في مجرتنا درب التبانة، التي اعتمدت على نتائج التلسكوبات الفضائية الحديثة مثل كبلر والتي اكتشفت الاف الكواكب التي تدور حول النجوم الأخرى في المجرة، عن لغز طالما حير علماء الفلك وهو أن معظم الكواكب الخارجية أي البعيدة عن الشمس والتي هي ابعد عن الأرض وحتى كوكب نبتون، والتي تسمى عادة كواكب الأراضي الفائقة Super-Earths، والتي يعتقد أن هذه الكواكب التي تعتبر ابعد عن الأرض من الشمس هي كواكب ضخمة جدا في كتلتها تقارب كتلة كوكب المشتري اضخم الكواكب السيارة في المجموعة الشمسية. وتعرف كواكب الأرض الفائقة بأنها الكواكب الخارجية في المجموعة الشمسية ذات كتلة أعلى من كتلة الأرض، ولكن حجمها أقل بكثير من الكواكب الغازية الجليدية في النظام الشمسي مثل أورانوس ونبتون، التي تحتوي على 15 و17% من كتلة الأرض على التوالي. وعليه فمصطلح “الأرض الفائقة” يشير فقط إلى كتلة الكوكب، وبالتالي لا تخص ملامح سطح الكوكب ومدى قابليته لنشوء الحياة.

إن السمات الملحوظة لكثير من النظم الكوكبية في مراحلها الأولى من الولادة لا تبدو أنها تتطابق مع نوع الكواكب الخارجية التي تشكل الجزء الأكبر من عدد الكواكب في مجرتنا. لذلك يقول روبينغ دونغ Ruobing Dong رئيس الدراسة العلمية وهو زميل باحث ما بعد الدكتوراه في مرصد ستيوارد التابع لجامعة أريزونا نقترح سيناريو كان يعتبر اقتراحا مستحيلا في السابق وهو كيف يمكن لأرض فائقة أن تولد فجوات متعددة في الأقراص الغبارية التي تكونت منها هذه الكواكب، وللمرة الأولى في تاريخ علم الفلك170711092823_1_540x360 يمكننا التوفيق بين ميزات القرص الغامض التي نلاحظها وعدد الكواكب الأكثر شيوعا في مجرتنا درب التبانة. اكتشف تلسكوب كبلر الآلاف من الكواكب النجمية، ولكن جميع هذه الكواكب كبيرة السن، وتدور حول النجوم عمرها بضعة مليارات سنة مثل الشمس، وعليه ومن اجل التوضيح يمكن القول إننا ننظر إلى كبار السن في مجرتنا لكننا لا نعرف كيف ولدوا. ومن اجل البحث عن الأجوبة، يتجه علماء الفلك إلى الأماكن في المجرة التي تتشكل فيها الكواكب الجديدة حاليا، وهي الأقراص التي تتشكل عندما تتكثف سحابة ضخمة من الغاز والغبار بين النجوم ثم يتكثف ويتجمع تحت تأثير الجاذبية قبل الانهيار إلى قرص دوامي. وفي وسط القرص تتكون الكواكب الأولية المضاءة بواسطة النجوم الوليدة حديثا أي قبل بضعة ملايين من السنين، كما أن جزيئات الغبار المجهرية تتجمع على الحبوب الرملية الناعمة، والحبوب الرملية تتجمع معا لتشكيل الحصى، ويتراكم الحصى على بعضها فتتكون الكويكبات والكواكب في نهاية المطاف، ومن ثم يولد نظام كوكبي يشبه إلى حد كبير نظامنا الشمسي.

ويتابع دونغ: “هذه الأقراص قصيرة العمر فمع مرور الزمن فأن مواد القرص تتلاشى، ولكننا لا نعرف بالضبط كيف يحدث ذلك، وكل ما نعرفه هو أننا نرى الأقراص حول النجوم التي يقدر عمرها بحوالي مليون سنة، ولكننا لا نرى هذه الأقراص حول النجوم التي تكونت قبل حوالي 10 مليون سنة، وطبقا للسيناريو الأكثر احتمالا، فإن الكثير من مواد القرص تتراكم على النجم، وبعضها يكون في مهب الإشعاع النجمي والباقي يذهب إلى تشكيل الكواكب. وعلى الرغم من أن أقراص الغبار في الكواكب الأولية قد لوحظت في الأماكن المشابهة للأرض من حيث البعد عن الشمس، فإنه لا يزال من الصعب للغاية دراسة الكواكب التي قد تتشكل على مسافة أقرب للنجم من مسافة الأرض عن الشمس، لذلك اعتمد الباحثون على ميزات أخرى مثل الثغرات والحلقات للاستدلال على مكان وجود الكواكب. يقول الباحث المشارك في مختبر لوس ألاموس الوطني بولاية نيومكسيكو شينغتاى لى Shengtai Li : من بين هذه التفسيرات لهذه الحلقات والثغرات، فإن تلك التي تشمل الكواكب هي بالتأكيد الأكثر إثارة وتستقطب أكبر قدر من الاهتمام، فعندما يدور الكوكب حول النجم يكون قد مسح مسار على طول مداره، مما أدى إلى نشوء الفجوات والثغرات التي نراها.

ومن بين الثغرات التي أكشفت من قبل التلسكوب الراديوي العملاق ألما ALMA، عبارة عن زوجين من الثغرات الضيقة للغاية وقريبة جدا من بعضها البعض، وبالاستناد على النظرية التقليدية، فمن الصعب على كوكب أن يفتح مثل هذه الثغرات في القرص، ولا يمكن أبدا أن تكون ضيقة لهذا الحد وعلى المسافة القريبة جدا من بعضها البعض لأسباب فيزيائية معينة. في حين أن النماذج السابقة يمكن أن تفسر فجوات كبيرة، واحدة يعتقد أنها تدل على الكواكب إزالة الحطام والغبار في طريقها، فإنها فشلت في تفسير الملاحظات الأكثر تعقيدا التي كشفت عنها أرصاد تلسكوب ألما. أن النموذج الذي تم إنشاؤه من قبل دونغ والمؤلفين المشاركين في الدراسة فيما يسميه الفريق الملاحظات الاصطناعية – المحاكاة التي تبدو تماما مثل ألما سوف يرى في السماء. وأنجز فريق دونغ هذا العمل عن طريق تعديل المعلومات التي تدخل في محاكاة القرص المتطور في الكواكب الأولية، مثل افتراض اللزوجة المنخفضة وإضافة الغبار إلى المزيج. واستندت معظم المحاكاة السابقة على ارتفاع اللزوجة في القرص وتشكلت فقط في القرص المكون من الغاز.

3ض