1 من كل 12 نجمًا ربما أكل كوكبًا، كما وجدت “دراسة التوأم” الكونية
مصر:إيهاب محمد زايد
ما مدى استقرار أنظمة الكواكب؟ هل ستستمر الأرض وإخوتها السبعة دائمًا في مساراتهم السماوية الثابتة، أم قد يتم طردنا يومًا ما عشوائيًا من موطننا الكوني؟
يفهم الفيزيائيون القواعد التي تحكم مدارات جرمين سماويين، ولكن بمجرد إضافة جسم ثالث (ناهيك عن رابع أو خامس أو جزء من مائة) تصبح الديناميكيات أكثر تعقيدًا بكثير. تنشأ حالات عدم استقرار غير متوقعة، حيث قد يتم قذف جسم عشوائيًا إلى الفضاء أو سقوطه في نجمه المضيف.
لقد أزعجت ما يسمى “مشكلة الأجسام الثلاثة” العلماء لعدة قرون (وتشكل في الآونة الأخيرة فرضية لسلسلة من روايات الخيال العلمي الأكثر مبيعًا ونسخة جديدة من Netflix). إحدى العقبات التي تحول دون فهم ذلك هي أننا لا نعرف سوى القليل نسبيا عن مدى شيوع حدوث مثل هذه الاضطرابات الكارثية.
في دراسة جديدة نشرت في مجلة Nature، ألقينا نحن وزملائنا بعض الضوء على هذا السؤال. في دراسة استقصائية للنجوم القريبة، وجدنا أن واحدًا من كل عشرة أزواج من النجوم ربما يكون قد التهم كوكبًا، على الأرجح لأن الكوكب طور “تمايلًا” في مداره وسقط في النجم.
دراسة التوائم
وجدت دراستنا أن ما لا يقل عن 8% من أزواج النجوم في عينتنا تظهر شذوذات كيميائية تشير إلى أن أحد النجوم قد ابتلع مادة كوكبية كانت تدور حوله ذات يوم.
للكشف عن هذه الإشارة الدقيقة، كان علينا استبعاد التفسيرات المحتملة الأخرى لهذه الأنماط الكيميائية. لذلك ركزنا على “النجمين التوأمين”، المعروفين بأنهما ولدا في نفس الوقت من نفس مزيج المواد.
يمكن لهذا النهج إزالة العوامل المربكة، بنفس الطريقة التي تستخدم بها دراسات التوائم أحيانًا في الأبحاث الاجتماعية أو الطبية.
تأتي النتيجة من دراسة استقصائية لنجمين توأمين يُطلق عليهما اسم C3PO، بدأها أحد المؤلفين (تينغ) في الولايات المتحدة، وانضم إليها ليو وآخرون لاحقًا.
جمع فريقنا عينة رائعة من البيانات الطيفية من 91 زوجًا من النجوم التوأم، وهي أكبر بعدة مرات من الدراسات المماثلة التي أجريت في الماضي.
ووجدنا أن بعض النجوم تختلف عن توائمها، حيث تظهر نمطًا كيميائيًا متميزًا بكميات أعلى من عناصر معينة مثل الحديد والنيكل والتيتانيوم مقارنة بعناصر أخرى مثل الكربون والأكسجين. تشير هذه الاختلافات إلى دليل قوي على أن النجم قد ابتلع كوكبًا.
قد تكون حالات عدم الاستقرار شائعة بشكل غير متوقع
إذا ابتلع نجم مضيف واحدًا أو أكثر من أعضاء النظام الكوكبي، فهذا يشير إلى حدوث بعض عدم الاستقرار في ديناميكيات النظام.
تشير عمليات المحاكاة إلى أن عدم الاستقرار هذا قد يكون شائعًا في بداية حياة النظام الكوكبي، أي أول 100 مليون سنة أو نحو ذلك. ومع ذلك، فإن أي آثار للكواكب التي اجتاحت هذه الفترة المبكرة لن تكون قابلة للاكتشاف في النجوم التي لاحظناها والتي يبلغ عمرها مليارات السنين.
يشير هذا إلى أن الشذوذات الكيميائية التي رأيناها كانت ناجمة عن حالات عدم استقرار أحدث، مما تسبب في استهلاك النجوم لبعض الكواكب أو المواد الكوكبية.
هذا الوحي ليس غير متوقع تماما. لاحظ المنظرون الذين يدرسون ديناميكيات الكواكب، بما في ذلك المؤلف المشارك بيرترام بيتش، أن العديد من أنظمة الكواكب معروفة بأنها غير مستقرة، خاصة بين الأنظمة التي تحتوي على نوع من الكواكب يسمى “الأرض الفائقة” – كواكب أكبر إلى حد ما من الأرض ولكنها أصغر بكثير من العمالقة مثل كوكب المشتري.
قد تكون الأنظمة بما في ذلك كوكب الأرض الفائقة غير مستقرة بشكل خاص. إن لعبة شد الحبل الجاذبية بين النجم المضيف وكواكبه الضخمة قد تؤدي إلى عدم الاستقرار.
توازن دقيق
دراستنا تشجعنا على إعادة النظر في مكاننا في الكون. في حين أننا نعتبر الاستقرار أمرا مفروغا منه في نظامنا الشمسي، إلا أن هذا قد لا يكون طبيعيا في جميع أنحاء الكون.
لا تشير دراستنا إلى أنه من المحتمل أن نرى مثل هذه الاضطرابات في نظامنا الشمسي. ومع ذلك، حتى مع النتائج الجديدة التي توصلنا إليها، من المهم أن ندرك أن غمر الكوكب وعدم الاستقرار لا يزال يحدث فقط في عدد قليل من الحالات.
نأمل أن تلهم دراستنا المزيد من الناس لدراسة أنظمة الكواكب وعلاقتها بالنجوم المضيفة لهم. إن فهمنا لديناميكيات أنظمة الجسم المتعددة لا يزال غير مكتمل إلى حد كبير.
وبينما نواصل استكشاف أسرار الكون، فإن مثل هذه الدراسات تذكرنا بالتوازن الدقيق الذي يسمح للحياة بالازدهار على الأرض والهشاشة المحتملة لمنزلنا الكوني.
الفيزياء الفلكية، الجامعة الوطنية الأسترالية وفان ليو، زميل باحث، كلية الفيزياء وعلم الفلك، جامعة موناش
