اكتشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) أقراصًا تشكل الكواكب تنبعث منها “بخارًا” باردًا، مما يوفر دليلًا رئيسيًا لنظرية رائدة حول كيفية تشكل الكواكب.
تم الكشف عن بخار الماء الزائد تلسكوب جيمس ويب الفضائي في قرصين مدمجين من الغاز والغبار يحيطان بالصغار النجوم والتي يبلغ عمرها من 2 إلى 3 ملايين سنة فقط، وهي حديثة بشكل لا يصدق ضمن الجدول الزمني لكوننا. الأقراص موجودة في ثور منطقة تشكل النجوم، والتي تبعد حوالي 430 سنة ضوئية.
يعتقد علماء الفلك أن الكواكب تتشكل من خلال عملية تبدأ بما يسمى “تراكم الحصى”. وتشمل هذه قطعًا صغيرة من صخور السيليكات، يتراوح حجمها من سنتيمترات إلى حوالي متر، ومغطاة بالجليد. ويُعتقد أنهم يبدأون حياتهم في المناطق الخارجية الجليدية للقرص الذي يشكل الكوكب، والتي عادة ما تكون موطنًا لهم المذنبات، وفي النهاية تبدأ في الشعور بالاحتكاك مع الغاز الموجود في القرص. من المحتمل أن يسلب هذا الاحتكاك الحصى من طاقتها المدارية ويجعلها تهاجر إلى المنطقة الداخلية من القرص.
عندما تتجمع في العالم الداخلي، يُعتقد أن الحصى تبدأ في ضرب بعضها البعض والالتصاق ببعضها البعض، وتتحول ببطء إلى أجسام أكبر وأكبر حتى تصبح كواكب أولية. ومن هناك أقوى بكثير جاذبية من هذه الكواكب الأولية يسمح لهم بكنس الحصى بالتساوي أسرع معدلاتها، وتسريع نموها. هذه هي النظرية القديمة حول تكوين الكواكب.
متعلق ب: يكتشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي بلورات الكوارتز في الغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية
يعد بخار الماء الذي تم اكتشافه بواسطة أداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MIRI) الخاصة بـ JWST دليلاً على هذه العملية، حيث من المتوقع أن يأتي هذا النوع من الماء من حصى الجليد المهاجرة.
ومع انجراف الحصى الجليدية إلى الداخل، يُعتقد أنها تمر بحدود تسمى “خط الثلج”. في لدينا النظام الشمسيكان خط الثلج داخل المدار الحالي كوكب المشتري عندما تشكلت الكواكب. ضمن هذا الحد، تعتبر درجة الحرارة داخل القرص مرتفعة جدًا بحيث لا يمكن للماء أن يتواجد على شكل جليد. وبالتالي يتبخر الغلاف الجليدي الموجود على الحصى، مما يؤدي إلى حقن بخار الماء البارد في الجزء الداخلي من القرص.
وهذا ما تمكنت MIRI من اكتشافه.
قال أندريا بانزاتي Andrea Banzatti من جامعة ولاية تكساس، وهو المؤلف الرئيسي لورقة بحثية جديدة تصف ملاحظات تلسكوب جيمس ويب الفضائي: “اكتشف ويب أخيرًا العلاقة بين بخار الماء في القرص الداخلي وتراكم الحصى الجليدية من القرص الخارجي”. إفادة.
رصد تلسكوب جيمس ويب الفضائي ما مجموعه أربعة أقراص تشكل الكواكب، قرصان مضغوطان إلى حد ما، واثنان ممتدان ولم يشهدا قدرًا كبيرًا من الهجرة إلى الداخل. تم العثور على بخار الماء في قرصين مضغوطين فقط.
ولا تزال هناك أسئلة بلا إجابة. على سبيل المثال، قرصين ممتدين، ينتميان إلى الأنظمة المسماة آي سي الخاص بك و IQ Tau يبدو أنهما يحملان حلقات في الصور التي التقطها مصفوفة أتاكاما المليمترية/تحت المليمترية الكبيرة (ALMA) في شيلي. لا تزال كيفية تشكل هذه الحلقات موضع نقاش، لكن إحدى النظريات تقول أنه عندما تواجه الحصى المهاجرة منطقة ذات ضغط أعلى، تتباطأ حركتها الداخلية. ويُعتقد أن هذا التباطؤ يحتوي على الحصى الموجودة داخل هذه الأنواع من مصائد الضغط، مما يجبرها على الظهور على شكل حلقات. ومع ذلك، ليس من الواضح كيف تؤثر هذه الحلقات على تكوين الكوكب بسبب تراكم الحصى داخلها. ومن المثير للاهتمام أيضًا أن القرصين المضغوطين، المسمى GK Tau و HP Tau، لا يظهران أي دليل على وجود هياكل حلقية.
سؤال آخر مفتوح يتعلق في المقام الأول بعملية التراكم: ما هي الظروف اللازمة لكي تلتصق الحصى ببعضها البعض عندما تتصادم وتتراكم في أجسام أكبر دون أن تنكسر؟
قصص ذات الصلة:
— الثقوب السوداء الهائلة تؤدي إلى إعادة تدوير البشر بشكل فوضوي
— يكشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي عن مسافات ما يقرب من 200 مجرة في الفضاء السحيق
— قد يحل تلسكوب جيمس ويب الفضائي قريبًا أسرار قلب مجرة درب التبانة
تشير ملاحظات تلسكوب جيمس ويب الفضائي التي تدعم هجرة الحصى إلى الداخل إلى وجود إجابات لهذه الألغاز، لكن علينا فقط اكتشاف ماهيتها. نأمل أن يكون تلسكوب جيمس ويب الفضائي هو المفتاح لذلك، إذا لم يكن هناك شيء آخر، يمكن للمرصد أن يساعد في ترسيخ صورة أكثر حداثة لكيفية تشكل الكواكب.
تقول كوليت ساليك من كلية فاسار في نيويورك، والتي شاركت في تأليف الورقة التي تصف تلسكوب جيمس ويب الفضائي: “في الماضي كانت لدينا هذه الصورة الثابتة للغاية لتكوين الكواكب، كما لو كانت هناك مناطق معزولة تشكلت منها الكواكب”. النتائج، جاء ذلك في الإعلان. “الآن لدينا بالفعل دليل على أن هذه المناطق يمكنها التواصل مع بعضها البعض.”
يشير ساليك أيضًا إلى أنه من المفترض أن تراكم الحصى قد حدث منذ 4.5 مليار سنة في نظامنا الشمسي، مما يعني أن ملاحظات تلسكوب جيمس ويب الفضائي لن تخبرنا فقط عن كيفية حدوث ذلك. الكواكب الخارجية الشكل، ولكن أيضا كيف كوكبنا ولدت الأرض.
ونشرت النتائج يوم الأربعاء (8 نوفمبر) في المجلة رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.