معركة الكواكب والمذنبات العملاقة في قرص الكوكب

صورة من تلسكوب ALMA في تشيلي - وليس مفهوم فنان - للنجم الشاب HD 163296. يحيط بالنجمة قرص من الغاز والغبار ، حيث يعتقد أن ما لا يقل عن 3 كواكب عملاقة تتشكل. المذنبات والكويكبات في المستقبل. الصورة عبر ALMA / S. Dagnello / Istituto Nazionale di Astrofisica.

أعلنت Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) - ومقرها في روما ، إيطاليا - عن دراسة جديدة أجريت في 23 مايو 2019 ، والتي توفر لمحة أساسية عن العملية التي تقوم بها الأنظمة الشمسية ببناء كواكبها. وتستند الدراسة على الملاحظات مع تلسكوب ALMA في شيلي. لقد استكشفت ما إذا كانت الميزات الشاذة في توزيعات الغبار والغاز في القرص المكون للكوكب لنجم بعيد - تسمى HD 163296 - يمكن أن تنشأ من تفاعل الكواكب العملاقة في النظام مع كتله الكوكبية ، أو كتل بناء الكوكب. الكواكب الباقية ، تلك التي لا تدخل في تشكيل الكواكب ، ستصبح ذات يوم من الكويكبات والمذنبات لهذا النظام.

تم نشر الدراسة الجديدة في مجلة الفيزياء الفلكية .

لقرون ، نظّر علماء الفلك أن الكواكب تتشكل في قرص مسطح من الغاز والغبار يحيط بنجم حديث الولادة. في عام 2014 ، أصبحت ALMA أول من التقط صوراً مفصلة لهذه الأقراص المحيطية ، وتحديداً الصورة الأولى للحلقات متحدة المركز اللامعة في القرص ، حول النجم HL Tau. وهكذا يتم الكشف عن العملية التي تولد بها الأنظمة الشمسية. منذ ذلك الحين ، استحوذت ALMA على هياكل أصغر في الأقراص النجمية - الفجوات والحلقات والأذرع الحلزونية - يعتقد أن معظمها يرتبط بوجود كواكب صغيرة وينشأ من تفاعل جاذبية الكواكب الجديدة مع جاذبيتها المناطق المحيطة بها. وأوضح بيان من المعهد الوطني للإحصاء:

من بين أفضل الأقراص التي تمت دراستها من قِبل ALMA أن المحيط HD 163296 ، نجم يبلغ من العمر 5 ملايين عام يمثل ضعف كتلة شمسنا. قرص HD 163296 ضخم على حد سواء (أقل بقليل من عُشر كتلة الشمس) وعرضه (حوالي 500 au ، ضعف الحدود الخارجية لحزام Kuiper في النظام الشمسي) وقد اقترح أن يكون موطنا لثلاثة كواكب على الأقل مع كتل تتألف من ضعف كتلة أورانوس وكوكب المشتري. سمحت أحدث ملاحظات ALMA بتوصيف بنية قرص HD 163296 من الناحية المكانية والتركيبية إلى مستوى لم يسبق له مثيل من قبل وأظهرت كيف أن الغبار ما زال وفيرًا جدًا (أكثر من 300 مرة كتلة الأرض) في هذا القرص على الرغم من عمره وانتجته ما لا يقل عن ثلاثة كواكب عملاقة. كشفت نفس الملاحظات أيضًا عن بعض السلوكيات الغريبة للتوزيع المكاني للغبار والتي لا يمكن تفسيرها بسهولة فقط كنتيجة لتفاعلها مع الغاز والكواكب العملاقة المشكلة حديثًا.

عندما تتشكل الكواكب في القرص ، يُعتقد أن الغبار الموجود في القرص قد تم تجريفه ، بحيث يتناقص بمرور الوقت. توقع علماء الفلك أن يختفي الغبار بمرور الوقت من المنطقة مباشرة داخل الكوكب الأعمق HD 163296. في نفس الوقت ، اعتقدوا ، أن الغبار القادم من المناطق الخارجية للقرص يجب أن يتراكم خارج مدارات الكواكب الثانية والثالثة. كشفت ملاحظات ALMA بدلاً من ذلك أن المناطق الموجودة داخل الكوكب الأول وبين الكواكب الأولى والثانية تحتوي على بعض من أعلى تركيزات غبار القرص بأكمله. استكشفت الدراسة الجديدة ما إذا كانت ميزات الغبار الشاذة هذه يمكن أن تنشأ من تفاعل الكواكب العملاقة مع مكون من القرص لم يتم التعرف عليه من قبل: الكوكب الدماغي.

وقال دييغو توريني من المعهد الوطني لإدارة الكوارث - مؤلف الدراسة الرئيسي:

من دراسة النظام الشمسي ، نعلم أن الأقراص الناضجة مثل HD 163296 لا تتألف فقط من الغاز والغبار ، ولكنها تحتوي أيضًا على مجموعة غير مرئية من الكائنات الكوكبية الصغيرة المشابهة للكويكبات والمذنبات لدينا.

عالم الفلك دييغو توريني من استيتيو ناسيونالي دي أستروفيسيكا ، ومقره روما. قاد فريقًا اكتشف الهياكل الصغيرة في الغسق في القرص حول النجم HD 163296. الصورة عبر INAF.

أجرى توريني وزملاؤه عمليات محاكاة للحاسوب تُظهر كيف ، أثناء نمو الكواكب العملاقة الثلاثة HD 163296 ، يتم حقن جزء أكبر وأكبر من السكان المحيطين بالكواكب في مدارات غريبة الأطوار ويميل جدًا شبيهة بتلك الموجودة في نظامنا الشمسي . علق فرانشيسكو مارزاري من جامعة بادوفا ، المؤلف المشارك للدراسة ، قائلاً:

النتيجة الرئيسية لهذا الإثارة الديناميكية هي ارتفاع معدل الاصطدامات العنيفة بين الكواكب.

وجد الفريق أن الاصطدامات بين الكواكب لا تزال لطيفة إلى أن تقترب الكواكب العملاقة من كتلها النهائية ، لكنها تنمو بسرعة مئة في العنف وتبدأ في طحن الكواكب. قال مرزاري:

هذه التصادمات العنيفة تغذي السكان الغبار في القرص. ومع ذلك ، فإن الغبار الجديد الناتج عن هذه العملية له توزيع مداري مختلف عن الأصل الأصلي ويتركز بشكل أساسي في مكانين: المنطقة المدارية داخل الكوكب العملاق الأول والحلقة بين الكواكب العملاقة الأولى والثانية.

اقرأ المزيد من التفاصيل حول نتائج الدراسة هنا

وقال ليوناردو تيستي ، مؤلف مشارك في الدراسة ورئيس مركز دعم ALMA التابع للمرصد الجنوبي الأوروبي:

بدأت هذه الدراسة كمشروع باثفايندر لاستكشاف ما إذا كان الإثارة الديناميكية التي تسببها الكواكب العملاقة التي تم تشكيلها حديثًا يمكن أن تحدث تأثيرات ملحوظة بالفعل. على هذا النحو ، لقد خدشنا سطح هذه العملية وآثارها. ومع ذلك ، فإن وصفته المادية بسيطة للغاية: الكواكب الضخمة التي تتشكل في قرص من الكواكب. نظرًا للتوقيع الواسع النطاق للكواكب العملاقة الشابة المحتملة التي نكتشفها مع ALMA والمدة الطويلة للتأثيرات الديناميكية الناجمة عن ظهورها ، فقد نتطلع إلى عملية شائعة جدًا بين الأقراص المحيطية.

وبالتالي فإن السؤال عن كيفية صنع الأرض ونظامنا الشمسي يتم الإجابة عليه!

رسم بياني يوضح قرص الكوكب الجليدي المخفي في القرص المحيط HD 163296 الظاهر من الأعلى والجانب. الكواكب العملاقة الشابة تخلق بسرعة عدد كبير من exocomets بمثابة المقذوفات عالية السرعة للهيئات الأخرى. الصورة عبر D. Turrini / INAF-IAPS.

الخلاصة: تظهر ملاحظات تلسكوبية جديدة للنجم الشاب HD 163296 حلقات من الغبار في سحابة الغبار المحيطة به مما يشير إلى أن الكواكب العملاقة تتفاعل مع أجسام صغيرة ستصبح كويكبات ومذنبات.

المصدر: انبعاث نسبة الغبار إلى الغاز في الأقراص المحيطية بسبب تكوين كواكب عملاقة: حالة HD 163296

اقرأ المزيد عبر INAF