روكي بلانيت يكشف أسرارًا في النهايات الكونية

حدد علماء الفلك مجموعة من الجزيئات التي تشكل اللبنات الأساسية للكواكب الصخرية.

الفضاء بيئة صعبة، ولكن بعض المناطق أصعب من غيرها. تستضيف منطقة تشكل النجوم التي تسمى سديم جراد البحر بعضًا من أضخم النجوم في مجرتنا. النجوم الضخمة أكثر سخونة، وبالتالي تنبعث منها المزيد من الأشعة فوق البنفسجية. يغمر هذا الضوء فوق البنفسجي الأقراص المكونة للكواكب حول النجوم القريبة. يتوقع علماء الفلك أن يقوم الضوء فوق البنفسجي بتحطيم العديد من الجزيئات الكيميائية. ومع ذلك، تلسكوب جيمس ويب الفضائي يكتشف جزيئات مختلفة في القرص مثل الماء وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون وسيانيد الهيدروجين والأسيتيلين. ومثل هذه الجزيئات هي من بين اللبنات الأساسية للكواكب الصخرية.

هذا انطباع فني لنجم شاب محاط بقرص كوكبي أولي حيث تتشكل الكواكب. الائتمان: إسو

يكشف تلسكوب ويب الفضائي أن الكواكب الصخرية يمكن أن تتشكل في بيئات قاسية

استخدم فريق دولي من علماء الفلك تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا لتوفير أول مراقبة للمياه والجزيئات الأخرى في المناطق الداخلية شديدة الإشعاع والصخرية المكونة للكواكب من القرص في البيئة الأكثر كثافة في مجرتنا. تشير هذه النتائج إلى أن ظروف تكوين الكواكب الصخرية يمكن أن تحدث في نطاق أوسع من البيئات مما كان يُعتقد سابقًا.

النتائج الأولى من مشروع XUE

هذه هي النتائج الأولى من مشروع تلسكوب جيمس ويب الفضائي للبيئات فوق البنفسجية القصوى (XUE). مناطق تشكل النجوم الضخمة. قد تكون هذه المناطق ممثلة للبيئة التي تتشكل فيها معظم الأنظمة الكوكبية. إن فهم تأثير البيئة على تكوين الكوكب أمر مهم للعلماء لاكتساب نظرة ثاقبة حول تنوع الأنواع المختلفة من الكواكب الخارجية.

دراسة سديم جراد البحر

يستهدف برنامج XUE ما مجموعه 15 قرصًا في ثلاث مناطق من سديم جراد البحر (المعروف أيضًا باسم NGC 6357)، وهو سديم انبعاثي كبير يقع على بعد حوالي 5500 سنة ضوئية من الأرض في كوكبة العقرب. يعد سديم جراد البحر واحدًا من أصغر وأقرب مجمعات تشكيل النجوم الضخمة ويستضيف بعضًا من أضخم النجوم في مجرتنا. النجوم الضخمة أكثر سخونة، وبالتالي تنبعث منها المزيد من الأشعة فوق البنفسجية. يؤدي هذا إلى تبديد الغاز، مما يقلل من العمر المتوقع للقرص بما يصل إلى مليون سنة. بفضل شبكة الإنترنت، يستطيع علماء الفلك الآن دراسة تأثير الأشعة فوق البنفسجية على الكواكب الداخلية، وهي الأقراص الكوكبية الأولية المحيطة بالنجوم مثل شمسنا.

القدرات الفريدة للويب

وقالت ماريا كلوديا راميريز دانوس، رئيسة المجموعة في معهد ماكس بلانك لعلم الفلك في ألمانيا: “إن ويب هو التلسكوب الوحيد الذي يتمتع بالدقة المكانية والحساسية لدراسة أقراص تشكيل الكواكب في مناطق تشكل النجوم الضخمة”.

يهدف علماء الفلك إلى توصيف الخصائص الفيزيائية والتركيب الكيميائي للمناطق الصخرية المكونة للكواكب في الأقراص الموجودة في سديم جراد البحر باستخدام مطياف الدقة المتوسطة الموجود على أداة Webbs للأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MIRI). تركز هذه النتيجة الأولى على قرص كوكبي أولي يسمى XUE 1، يقع في العنقود النجمي Bismis 24.

وقال عضو الفريق أرجان بيج من جامعة ستوكهولم في السويد: “إن نطاق الطول الموجي والدقة الطيفية لـ MIRI وحدهما يسمحان لنا بفحص المخزون الجزيئي والحالات الفيزيائية للغاز الساخن والغبار الذي يشكل الكواكب الصخرية”.

ونظرًا لموقعه بالقرب من العديد من النجوم الضخمة في NGC 6357، يتوقع العلماء أن يستمر XUE 1 في التعرض لمستويات عالية من الأشعة فوق البنفسجية طوال حياته. ومع ذلك، في هذه البيئة القاسية، لا يزال الفريق يعثر على مجموعة من الجزيئات التي يمكن أن تكون اللبنات الأساسية للكواكب الأرضية.

وقال عضو الفريق رينس ووترز من جامعة رادبود في هولندا: “نرى أن القرص الداخلي حول XUE 1 يشبه القرص الموجود في مناطق تشكل النجوم القريبة. لقد اكتشفنا الماء وجزيئات أخرى مثل أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون والهيدروجين”. السيانيد والأسيتيلين. ومع ذلك، فإن الانبعاثات المكتشفة كانت أضعف مما توقعته بعض النماذج. قد يشير هذا إلى نصف قطر قرص خارجي أصغر.”

وقال لارس كويبرز من جامعة رادبود: “لقد فوجئنا ومتحمسون لأن هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها اكتشاف هذه الجزيئات في ظل هذه الظروف القاسية”. كما عثر الفريق أيضًا على غبار سيليكات صغير متبلور جزئيًا على سطح القرص. ويعتبر اللبنة الأساسية للكواكب الصخرية.

الآثار المترتبة على تشكيل الكوكب الصخري

تعد هذه النتائج أخبارًا جيدة لتكوين الكواكب الصخرية، حيث وجد الفريق العلمي أن الظروف في القرص الداخلي مشابهة لتلك الموجودة في الأقراص المدروسة جيدًا والموجودة في مناطق تكوين النجوم القريبة، حيث تتشكل النجوم منخفضة الكتلة فقط. يشير هذا إلى أن الكواكب الصخرية يمكن أن تتشكل في نطاق بيئات أوسع بكثير مما كان يُعتقد سابقًا.

ويشير الفريق إلى أن الملاحظات المتبقية من مشروع XUE مهمة لتحديد عمومية هذه الظروف.

يقول راميريز-داناس: “يُظهر لنا XUE1 أن الظروف موجودة لتكوين كواكب صخرية، لذا فإن الخطوة التالية هي التحقق من مدى شيوعها”. “سوف نلاحظ أقراصًا أخرى في نفس المنطقة لتحديد معدل تكرار ملاحظة هذه الظروف.”

يتم نشر هذه النتائج ال مجلة الفيزياء الفلكية.

المرجع: “XUE: الجرد الجزيئي في المنطقة الداخلية لقرص الكواكب الأولية شديد الإشعاع” ماريا كلوديا راميريز دانوس، أرجان بيج، لارس كويبرز، رينز ووترز، كريستيان كويبل، توماس هينينج، إنجا كامب، توماس بريبيش جيتمان. ، جيرمان شابارو، بابلو كوارتاس ريستريبو، أليكس دي كوتر، إريك دي فيجيلسون، سييرا إل جرانت، توماس جيه. ، بينوا دابون، أندرو ج. وينتر، آنا ف. ماكلويد، روي فان بوغل، وسيرك إي. فان ديرفيسكا، 30 نوفمبر 2023، ال رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.
دوى: 10.3847/2041-8213/ad03f8

يعد تلسكوب جيمس ويب الفضائي من أهم مختبرات علوم الفضاء في العالم. يحل ويب ألغاز نظامنا الشمسي، وينظر إلى ما هو أبعد من ذلك إلى عوالم بعيدة حول نجوم أخرى، ويستكشف الهياكل والأصول الغامضة لكوننا ومكاننا فيه. الويب هو مشروع دولي ناسا مع شركائها وكالة الفضاء الأوروبية (ESA)وكالة الفضاء الأوروبية) ووكالة الفضاء الكندية.