تبين أن الحلقات الغامضة حول النجوم هي بصمات لكواكب المستقبل

قدم علماء الفلك أكبر مجموعة من الصور حتى الآن للأقراص المتشظية حول النجوم الشابة، والتي التقطتها أداة SPHERE الموجودة على التلسكوب الكبير جدًا التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي. وتتشكل هذه الهياكل أثناء اصطدام المذنبات والكويكبات، عندما تتحول العديد من الشظايا إلى سحابة من الغبار. وفقًا للعلماء، فإن هذا الغبار هو الذي يساعد على رؤية ما يتعذر على التلسكوبات الوصول إليه مباشرة – أصغر الأجسام في عالم الكواكب الشابة “قيد الإنشاء”. يتم نشر النتائج في علم الفلك والفيزياء الفلكية.

يؤكد جايل شوفين من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك على قيمة الملاحظات:

“إن مجموعة البيانات هذه هي كنز فلكي حقيقي. فهي توفر معلومات استثنائية حول خصائص أقراص الحطام وتسمح لنا باستنتاج وجود أجسام أصغر في هذه الأنظمة.”

كيف يتم تشكيل نظام شاب

تبدأ ولادة النجم عادة بسحابة من الغاز الجزيئي التي تنهار تحت تأثير جاذبيتها. يشتعل مصدر نووي حراري في المركز – نجم جديد ويبقى حوله قرص من الغاز والغبار. في البداية، يحتوي هذا القرص على أصغر الجزيئات. وبمرور الوقت، تلتصق ببعضها البعض لتشكل “الكواكب المصغرة” – وهي أجسام وسيطة بين الغبار والكواكب الكاملة. الكويكبات والمذنبات التي نجت حتى يومنا هذا هي أجزاء من هذه المرحلة بالذات.

وفي الأنظمة النجمية الأخرى، لا يمكن رؤية الأجسام الصغيرة المماثلة بشكل مباشر، ولكن يمكن “حسابها” من خلال قرص الغبار الذي تنتجه نتيجة الاصطدامات. عندما ينقسم كويكب إلى شظايا صغيرة، فإن المساحة السطحية الإجمالية للمادة تزيد بشكل كبير، وتبدأ في عكس المزيد من ضوء النجوم. وهذا يجعل هذه الأقراص مرئية حتى على مسافات بعيدة.

لماذا يصعب تصوير القرص؟

المشكلة هي أن قرص الغبار الخافت مختبئ في ضوء النجم المسبب للعمى. وتشبه المهمة محاولة رؤية سحابة من الدخان ملقاة بجوار الأضواء الكاشفة للملعب، وعلى بعد عدة كيلومترات. يستخدم SPHERE الكوروناغراف – “ستارة” مصغرة تحجب ضوء النجم، على غرار الطريقة التي نغطي بها الشمس بأيدينا. لضمان صورة مستقرة، يستخدم الجهاز البصريات التكيفية: تغير المرايا شكلها مئات المرات في الثانية، مما يؤدي إلى تنعيم تشوهات الهواء. يُنتج SPHERE أيضًا ضوءًا مستقطبًا – الضوء المنعكس عن جزيئات الغبار – مما يجعل الصور حساسة بشكل خاص.

معرض أقراص غير مسبوق

وقام فريق البحث بتحليل بيانات رصدية من 161 نجماً شاباً، ومن هذه المواد أمكن الحصول على صور لـ51 قرصاً. تم تصوير أربعة منهم لأول مرة.

تقول ناتاليا إنجلر من ETH Zurich، المؤلفة المشاركة لهذا العمل:

“تُظهر الصور الناتجة تنوعًا كبيرًا في الهياكل. بعض الأقراص رفيعة، والبعض الآخر واسع، وبعضها موجه نحونا. تتيح لنا هذه الكمية من البيانات تحديد الأنماط التي لا يمكن رؤيتها في صور فردية.”

لقد وجد العلماء أنه كلما زادت كتلة النجم، زادت كتلة قرصه. وهناك اتجاه مماثل نموذجي بالنسبة للأنظمة التي يوجد بها المزيد من الغبار في المدارات البعيدة.

يتوازي مع النظام الشمسي

تظهر العديد من الأقراص حلقات وفجوات متحدة المركز، وهي مواد موزعة في مدارات محددة. وهذا يذكرنا بحزام الكويكبات الداخلي وحزام كويبر الخارجي في نظامنا. عادة ما تتشكل مثل هذه الهياكل تحت تأثير الكواكب العملاقة التي “تطهر” الفضاء المحيط بها.

قد تشير بعض الميزات، مثل عدم التماثل أو الحواف الحادة للحلقات، إلى وجود كواكب لا يمكن رؤيتها مباشرة بعد. ستكون هذه الأنظمة أهدافًا ذات أولوية لعمليات الرصد المستقبلية باستخدام تلسكوبات الجيل التالي، بما في ذلك تلسكوب جيمس ويب الفضائي والتلسكوب الكبير جدًا القادم التابع للمرصد الجنوبي الأوروبي.

قيمة الافتتاح

وتظهر الدراسة أنه يمكن التعرف على آثار الأجسام الصغيرة – المذنبات والكويكبات المستقبلية – خارج نطاق النظام الشمسي. يكشف SPHERE عن المراحل الأولى لتكوين الكوكب، وستدعم مجموعة البيانات نفسها عقودًا من البحث.