هل تتشكل أقمار حول هذا الكوكب العملاق للغاز البعيد؟

صورة مركبة لقرص حول النجم الشاب PDS 70 ، على بعد 370 سنة ضوئية. يتم وضع علامة الكواكب 2 النظام. لقد وجد علماء الفلك أن الكوكب الشاب المعيّن PDS 70 c يحتوي على قرص محيطي ، مسقط رأس محتمل للطرز الخارجية. الصورة عبر ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / A. Isella / ESO.

من المعروف أن الكواكب تولد في أقراص محيطية من الغاز والغبار تحيط بالنجوم الفتية ، وقد لاحظ علماء الفلك الكثير منها. وبالمثل ، يُعتقد أن الأقمار تتشكل في أقراص مماثلة تحيط بالكواكب ، ولكن كان من الصعب العثور عليها. هذا الشهر (11 يوليو 2019) ، أعلن علماء الفلك عن اكتشاف مثل هذا القرص المحيط بكوكب عملاق غاز شاب في نظام نجم PDS 70 ، على بعد 370 سنة ضوئية. إنها أول ملاحظة على الإطلاق من نوع القرص الكواكب الذي يعتقد أنه ولد أقمار كوكب المشتري في نظامنا الشمسي منذ أكثر من 4 مليارات سنة.

نُشرت ورقة الاكتشاف التي استعرضها النظراء في مجلة The Astrophysical Journal Letters في 11 يوليو.

يعتقد العلماء أنه يشبه هذا النوع من الأقراص الذي كان يحيط بالمشتري من قبل وأنجب العديد من أقماره لأنه يحيط بكوكب عملاق من الغاز لا يزال قيد التطوير ، يسمى PDS 70 c. كما أوضح عالم الفلك أندريا إيسيلا من جامعة رايس:

تتشكل الكواكب من أقراص من الغاز والغبار حول النجوم المكونة حديثًا ، وإذا كان كوكبًا كبيرًا بدرجة كافية ، فيمكنه تكوين قرص خاص به لأنه يجمع المواد في مداره حول النجم. كوكب المشتري وأقماره هي عبارة عن نظام كوكبي صغير داخل نظامنا الشمسي ، على سبيل المثال ، ويعتقد أن أقمار كوكب المشتري قد تشكلت من قرص محيطي عندما كان كوكب المشتري صغيرًا جدًا.

كما لاحظت إيسلا أيضًا في مقال للمرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي (NRAO):

لأول مرة ، يمكننا أن نرى بشكل قاطع علامات منبهة من قرص محيطي ، مما يساعد على دعم العديد من النظريات الحالية لتشكيل الكوكب. بمقارنة ملاحظاتنا بالصور عالية الدقة والأشعة تحت الحمراء والبصرية ، يمكننا أن نرى بوضوح أن تركيزًا غامضًا لجزيئات الغبار الصغيرة هو في الواقع قرص غبار الكوكب من الغبار ، أول ميزة من هذا القبيل تمت ملاحظتها بشكل قاطع.

مقارنة بين القرص المحيط و PDS 70 ج ، كما يراه ALMA (يسار) وقبله VLT (يمين). أظهرت صورة الأشعة تحت الحمراء من VLT الكوكب الثاني PDS 70 ب ، ولكن ليس PDS 70 ج أو القرص. الصورة عن طريق A. Isella / ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / جامعة رايس.

يُعتقد أن هذه الأنواع من الأقراص الكواكبية لا تدوم طويلًا ، أي حوالي 10 ملايين سنة على الأكثر ، حتى تجدها يحتاج علماء الفلك إلى النظر إلى أنظمة النجوم الصغار جدًا ، حيث لا تزال الكواكب تتشكل. تم العثور على عدد قليل فقط من الكواكب المرشحة من قبل. وفقا لإيسيلا:

هناك عدد قليل من الكواكب المرشحة التي تم اكتشافها في الأقراص ، ولكن هذا مجال جديد جدًا ، ولا يزال يتم مناقشتها جميعًا. (PDS 70 b و PDS 70 c) من بين الأكثر قوة نظرًا لوجود ملاحظات مستقلة باستخدام أدوات وتقنيات مختلفة.

قام علماء الفلك باكتشاف هذا الاكتشاف باستخدام مجموعة Atacama Large Millimeter / submillimeter (ALMA) الضخمة التي يبلغ قطرها 66 هوائيًا في شيلي ؛ كشفت إشارات الراديو ذات الموجات المليمترية عن وجود حبيبات غبار حيث لا يزال PDS 70 c وكوكبه الشقيق ، PDS 70 b ، يتشكلان في القرص المحيط بالقرص الأكبر.

تم رصد PDS 70 b لأول مرة في عام 2018 بواسطة أداة SPHERE على التلسكوب الجنوبي الكبير المرصد الأوروبي (VLT). يستخدم SPHERE ضوء الأشعة تحت الحمراء لرؤية كواكب التشكيل في قرص الغبار. في يونيو من هذا العام ، استخدم علماء الفلك أداة VLT مختلفة تسمى MUSE ، والتي تلاحظ طول موجة مرئية من الضوء تسمى H-alpha. ينبعث هذا الطول الموجي عندما يسقط الهيدروجين على نجم أو كوكب ويصبح مؤينًا. كان هذا أفضل للتأكيد على أن الكواكب كانت موجودة بالفعل ، كما أوضح إيزلا:

يعطينا H-alpha المزيد من الثقة في أن هذه الكواكب تشير إلى أنها لا تزال تسحب الغاز والغبار وتنمو.

صورة ALMA لنظام PDS 70 ، توضح القرص المحيطي الأكبر المحيط بالنجم الصغير. اللطختان الصغيرتان هما الكواكب التي لا تزال تشكل. الصورة عبر ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / A. Isella.

تضيف ملاحظات ALMA الجديدة إلى هذا الدليل السابق ، والتي تبين أن الكواكب ليست حقيقية فحسب ، بل إنها تحتوي على نوع من الأقراص المحيطة بها والتي يجب أن تشكل أقمارًا في النهاية. تمت إضافة Isella:

إنه مكمل للبيانات البصرية ويوفر تأكيدًا مستقلًا تمامًا بأن هناك شيئًا ما.

ملاحظات ALMA ذات قيمة لأنها محدودة بدرجة أقل من ملاحظات VLT. كما أوضح إيسلا:

هذا يعني أننا سنكون قادرين على العودة إلى هذا النظام في فترات زمنية مختلفة وتحديد خريطة مدار الكواكب وتركيز الغبار في النظام بسهولة أكبر. هذا سيتيح لنا رؤى فريدة حول الخصائص المدارية للأنظمة الشمسية في المراحل الأولى من تطورها.

تُظهر بيانات ALMA الأحدث أيضًا وجود اختلافات واضحة بين الكواكب. يبعد الجزء الداخلي ، PDS 70 b ، نفس المسافة عن نجمه ، حيث أن أورانوس هي من شمسنا ، ولديها كتلة تشبه الذيل من الغبار. وفقا لإيسيلا:

ما هذا وما يعنيه هذا النظام الكوكبي لم يعرف بعد. الشيء الوحيد الحاسم الذي يمكننا قوله هو أنه بعيد عن كوكب الأرض ليكون ميزة مستقلة.

PDS 70 c ، أقصى الكواكب ، يتألق بألوان زاهية في نطاقي الأشعة تحت الحمراء والهيدروجين. هذا يعني أنه من المحتمل إلى حد كبير كوكب كامل التكوين ، على الرغم من أنه ما زال يتم سحب الغاز الإضافي القريب على سطح الكوكب. تقع PDS 70 c على نفس المسافة من نجمها ، حيث تقع نبتون من شمسنا ، وتقدر كتلتها في أي مكان من 1 إلى 10 أضعاف كتلة كوكب المشتري. إذا كان في الطرف الأكبر من هذا المقياس ، فقد يكون له أقمار بحجم الكوكب ، وفقًا لإيسيلا:

إذا كان الكوكب في الطرف الأكبر من هذا التقدير ، فمن المحتمل تمامًا وجود أقمار بحجم الكوكب في التكوين حوله.

أندريا إيسيلا. الصورة عبر جامعة رايس.

لقد تم بالفعل العثور على قمر واحد بحجم كوكب الأرض ، يدور حول الكوكب العملاق للغاز كبلر -1625 ب ، على بعد 8000 سنة ضوئية. هذا القمر ، إذا كان حقيقيا ، يدور حول حجم نبتون ، وهو شيء لم يسمع به في نظامنا الشمسي. هذا الاكتشاف المحتمل لا يزال موضوع الكثير من النقاش ، ومع ذلك ، لم يتم تأكيد حتى الآن.

هذه النتائج مثيرة لأن علماء الكواكب اعتقدوا منذ فترة طويلة أن الكواكب في الأنظمة الشمسية الأخرى يجب أن يكون لها أقمار ، مثلها مثل نظامنا الشمسي. لكن العثور عليها أمر صعب ، ولم يتم تأكيد أي شيء بعد ، لأنها أصغر بكثير من كواكبها المضيفة. إذا كانت الأقراص المحيطية مثل تلك المحيطة بـ PDS 70 c شائعة ، فهذا يعني أن الأقمار قد تكون شائعة أيضًا. قد يكون بعضها ، أو حتى الكثير منها ، أقمارًا للمحيطات مثل أوروبا وإنسيلادوس في نظامنا الشمسي ، حيث يمكن أن توجد حياة متصورة.

العثور على المزيد من هذه الأقراص الكواكبية سيساعد أيضًا علماء الفلك على فهم كيفية تكوين أنظمة الكواكب بشكل عام ، وفقًا لإيسيلا:

هناك الكثير الذي لا نفهمه حول كيفية تكوين الكواكب ، والآن لدينا أخيرًا الأدوات اللازمة لإجراء ملاحظات مباشرة والبدء في الإجابة على الأسئلة حول كيفية تكوين نظامنا الشمسي وكيف يمكن أن تتشكل الكواكب الأخرى.

مفهوم الفنان للقرص المحيط بالغاز والغبار المحيط بكوكب الغاز العملاق الشاب PDS 70 c. تشير الدلائل إلى احتمال وجود أقمار في هذا القرص. الصورة عبر NRAO / AUI / NSF / S. Dagnello.

خلاصة القول: لأول مرة ، أكد علماء الفلك وجود قرص من الغاز والغبار حول كوكب عملاق غاز شاب ، حيث تتشكل أقمار غريبة.

المصدر: الكشف عن انبعاثات غاطسة مستمرة متصلة مع المرشحات

عبر جامعة رايس

عبر المرصد الوطني لراديو الفلك