كنا نشاهد نجمًا فاشلًا يتحول إلى كوكب عملاق

في بعض المستويات ، يكون تكوين النجوم والكواكب أمرًا بسيطًا: فهي تتشكل حيث يوجد المزيد من الأشياء. لذلك ، في حين أن المادة الخام لنجم قد تكون عبارة عن سحابة منتشرة من الغاز ، فإن توزيع هذا الغاز ليس متساويًا تمامًا. بمرور الوقت ، سوف يؤدي سحب الجاذبية للمناطق التي تحتوي على مواد أكثر إلى حد ما إلى سحب المزيد من المواد ، مما يؤدي في النهاية إلى مادة كافية لتشكيل نجم. أو اثنتين – في كثير من الحالات ، سيتشكل أكثر من تركيز للمادة ؛ في حالات أخرى ، سينقسم تركيز واحد إلى قسمين. تتشكل الكواكب أيضًا في مكان وجود المادة ، حيث يتم تكوينها بواسطة قرص المادة الذي يغذي النجم المتكون.

في حين أن هذا قد يكون صحيحًا بشكل عام ، إلا أن هناك مشكلتين في ذلك. أولاً ، لا يوجد خط فاصل واضح بين النجوم الصغيرة مثل الأقزام البنية والكواكب الهائلة التي وضعناها في فئة تسمى المشتري الفائق. ويبدو أن حفنة الكواكب القليلة التي تمكنا من تصويرها مباشرة تدور في مدار بعيدًا عن نجمها المضيف ، حيث لا ينبغي أن يكون هناك الكثير من المواد لتحريك تكوينها.

أعلن علماء الفلك هذا الأسبوع عن تصوير كوكب المشتري الفائق في طور التكوين بعيدًا عن النجم الذي يبدو أنه يدور حوله. يشير هذا إلى أن الكوكب قد يتشكل على الأرجح عبر عملية تنتج نجومًا وليس من خلال عملية تنتج عمالقة غازية مثل المشتري.

كنا نراقبك

يُطلق على النجم المعني اسم AB Aurigae ، وهو نجم شاب جدًا يقع على بعد 500 سنة ضوئية من الشمس. إنه مضمن في سحابة من الغاز ، بعضها لا يزال من المحتمل أن يسقط في النجم. أبعد منها سحابة من الغبار. يُعتقد أن هذه السحابة مرشح جيد لتشكيل الكوكب لعدة أسباب. أولاً: تم إزالة الغبار من المنطقة الأقرب للنجم. ثانيًا: تم تشكيل الغاز الموجود في القرص الداخلي في أذرع لولبية من خلال تأثيرات الجاذبية.

استخدم فريق من الباحثين وقت التلسكوب للبحث عن الكواكب في AB Aurigae. ووجد الباحثون على ما يبدو واحدة ، تسمى الآن AB Aurigae b ، في حوالي 100 وحدة فلكية من AB Aurigae (كل وحدة فلكية هي المسافة النموذجية بين الأرض والشمس). هذه أكثر من ضعف المسافة بين الشمس وبلوتو. يضع هذا الموقع AB Aurigae b داخل حلقة الغبار وفي وضع حيث يجب أن يكون قادرًا على إنشاء نوع الأذرع الحلزونية المرئية في الغاز بين الغبار والنجم. يجب أن يكون ذلك أيضًا خارج المنطقة التي تكون فيها كثافة المادة عالية بما يكفي لاستضافة التكوين الطبيعي للكوكب.

تشير نظرة من خلال أرشيفات الصور إلى أن لدينا مؤشرات على أن الكوكب كان موجودًا لبعض الوقت. تشير الصور بوضوح إلى أن AB Aurigae b يدور في المدار.

استخدم الباحثون النمذجة لتحديد حجم الكوكب الذي يمكن أن ينتج الضوء الذي رأيناه قادمًا من AB Aurigae b. تشير النماذج إلى أنه على الرغم من أن الكوكب لا يزال من المحتمل أن ينمو ، إلا أنه يبلغ بالفعل أربعة أضعاف كتلة كوكب المشتري. تشير طريقة بديلة للنمذجة إلى أنه من المحتمل أن تكون كتلة كوكب المشتري تسعة أضعاف. في كلتا الحالتين ، يتناسب الكوكب بالتأكيد مع فئة المشتري الفائق.

يُظهر التصوير أيضًا بعض الأجسام الخافتة التي تشبه AB Aurigae b ، ولكنها أبعد من ذلك (430 و 580 AUs). قد تكون هذه كواكب إضافية ، لكننا نحتاج إلى ملاحظات إضافية لتأكيد ذلك.

ماذا يجري هنا؟

إذن ما الذي يحدث هنا؟ أقرب إلى النجم المضيف ، يُعتقد أن عمالقة الغاز تتشكل من خلال تراكم نواة صخرية كبيرة تبدأ بعد ذلك في سحب الغاز. هذا يضيف إلى كتلة الكوكب المتنامية ويعزز نموه بشكل أكبر. يتم قطع هذا النمو الجامح لأن الغاز الذي يغذيه يتم دفعه في النهاية بواسطة إشعاع النجم الشاب.

ومع ذلك ، فمن غير المرجح أن تنجح هذه العملية في المسافات التي نراها هنا. في حين أن المزيد من الغاز يجب أن يبقى لفترة أطول ، فلا توجد مادة ذات كثافة عالية بما يكفي لبناء قلب كبير. النمو الجامح لن يبدأ أبدا.

البديل هو عملية مشابهة لتلك التي تخلق نظام نجمي ثنائي. تؤدي التقلبات العشوائية في كمية المادة إلى تركيز المادة الذي يؤدي وظيفة مماثلة للنواة الصخرية. ونظرًا لأن موقع التكوين بعيد عن النجم ، فهناك فرصة لاستمرار عملية النمو لفترة أطول ، مما ينتج عنه كوكب المشتري الفائق.

علم فلك الطبيعة ، 2022. DOI: 10.1038 / s41550-022-01634-x (حول DOIs).