نظرة فاحصة علي نظام الكويكبات

كشفت نظرة فاحصة على نجم مثير للاهتمام على بعد 25 سنة ضوئية فقط عن بنية أكثر تعقيدًا من الحطام مما اقترحته الملاحظات السابقة.

باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي ، وجد علماء الفلك أن النجم المسمى Fomalhaut – موطن أحد أحزمة الكويكبات الأولى التي تم اكتشافها خارج النظام الشمسي – تدور في الواقع حول سلسلة متداخلة من ثلاثة أحزمة متحدة المركز ، تمتد إلى مسافة 150 فلكيًا. الوحدات.

يمكن أن تساعد حقول الحطام هذه حول النجم الشاب علماء الفلك على تجميع العمليات التي ينطوي عليها تكوين الكواكب وديناميكيات نظام كوكبي جديد ، مما يؤدي إلى فهم أفضل لكيفية ظهور نظامنا الشمسي.

يقول عالم الفلك András Gáspár من جامعة أريزونا: “أود أن أصف Fomalhaut بأنه النموذج الأصلي لأقراص الحطام الموجودة في مكان آخر من مجرتنا ، لأنها تحتوي على مكونات مشابهة لتلك الموجودة في نظامنا الكوكبي”. “من خلال النظر إلى الأنماط في هذه الحلقات ، يمكننا في الواقع البدء في رسم مخطط صغير لما يجب أن يبدو عليه نظام الكواكب – إذا تمكنا بالفعل من التقاط صورة عميقة بما يكفي لرؤية الكواكب المشتبه بها.”

Fomalhaut هو كائن مثير للاهتمام للدراسة في هذا السياق. عمرها حوالي 440 مليون سنة. مجرد طفل صغير في عمر النجوم. ومع ذلك فهو نجم ذو حجم مألوف نسبيًا ، كتلته حوالي 1.92 مرة ونصف قطر شمسنا 1.84 مرة. يحترق حارًا ومشرقًا ، ويشير ضوءه إلى وجود الكثير من الغبار في الفضاء من حوله. كشفت الملاحظات السابقة باستخدام أدوات قوية مثل Hubble و ALMA عن وجود حزام كويكب كبير حوله ، على غرار حزام كويبر في النظام الشمسي الخارجي ، لكن التفاصيل الإضافية كانت باهتة للغاية بحيث يتعذر حلها.

معلومة أخرى مثيرة للاهتمام حول Fomalhaut كانت اكتشاف كوكب خارجي عملاق غازي مفترض في صور هابل التي التقطت في عامي 2004 و 2006 ، مع تأكيد حدث في عام 2012. كان هذا الكوكب خارج المجموعة الشمسية ، المسمى Dagon ، أحد الكواكب القليلة النادرة التي تم تصويرها مباشرة.

ولكن بعد ذلك اختفى داجون. قرر فريق بقيادة جاسبار في عام 2020 أن داجون لم يكن أبدًا في الواقع ؛ كان الجسم الذي رصده هابل عبارة عن سحابة غبار متوسعة ناتجة عن تصادم بين كويكبين تحطم كل منهما الآخر.

يشير هذا إلى أن هناك بالفعل الكثير مما يحدث في نظام Fomalhaut ، لذلك استخدم Gáspár وزملاؤه أقوى تلسكوب فضائي تم نشره على الإطلاق لإلقاء نظرة فاحصة. لقد درسوا الفضاء حول النجم باستخدام أداة منتصف الأشعة تحت الحمراء الخاصة بـ JWST ، ووجدوا أقراصًا من المواد الداخلية للحلقة الخارجية المعروفة.

الآن ، الغبار شائع حول النجوم الصغيرة جدًا. بمجرد أن ينتهي النجم من التكون ، يبقى قرص الغبار والغاز المتراكم فيه ويبدأ في التكتل معًا لتشكيل الكواكب. لكن هذا ليس ما نبحث عنه مع Fomalhaut. بدلاً من ذلك ، فإن أحزمة الكويكبات المتداخلة هي ما يُعرف باسم أقراص الحطام: أحزمة من مادة بها القليل جدًا من الغاز الناتج عن الاصطدامات بين الكواكب الصغيرة ، مثل الكويكبات والمذنبات التي تدور بعد ذلك على شكل حلقة من الغبار والأنقاض.

يمكن أن تكشف أقراص الحطام حول Fomalhaut عن قصة أكثر تعقيدًا من ذلك ، على الرغم من ذلك. هناك فجوات واضحة بين الحلقات ، مما يشير إلى وجود كواكب غير مرئية تقطع مسارات جاذبية بين الغبار.

يقول عالم الفلك شويلر وولف من جامعة أريزونا: “المكان الذي يتفوق فيه ويب حقًا هو أننا قادرون على حل التوهج الحراري من الغبار في تلك المناطق الداخلية ماديًا. لذا يمكنك رؤية الأحزمة الداخلية التي لم نتمكن من رؤيتها من قبل”.

“لم نتوقع بالتأكيد الهيكل الأكثر تعقيدًا مع الحزام الوسيط الثاني ثم حزام الكويكبات الأوسع. هذا الهيكل مثير للغاية لأنه في أي وقت يرى الفلكي فجوة وحلقات في قرص ، يقولون ،” يمكن أن يكون هناك كوكب جزءا لا يتجزأ من تشكيل الحلقات! “

كشفت أبحاث الفريق أيضًا ، المضمنة في الحلقة الخارجية ، عن هيكل يسمونه سحابة الغبار العظيمة ، والتي من المحتمل أن تكون نتاج تصادم آخر نسبيًا بين الكواكب الصغيرة. ومن المحتمل أن يكون الحزام الموجود في المنتصف هو المكان الذي نشأ فيه داجون (الذي كان مسرعًا حاليًا بعيدًا عن Fomalhaut على مسار خروج خارج النظام). يشير هذا إلى أن الأحزمة أماكن مضطربة جدًا ، وأن لدينا الكثير لنتعلمه عن أنظمة الكواكب الصغيرة من Fomalhaut.

“الأحزمة حول Fomalhaut هي نوع من الرواية الغامضة: أين الكواكب؟” يقول عالم الفلك جورج ريك من جامعة أريزونا.

“أعتقد أنها ليست قفزة كبيرة جدًا للقول إنه من المحتمل أن يكون هناك نظام كوكبي مثير للاهتمام حقًا حول النجم.”

نُشر البحث في مجلة Nature Astronomy .