لقد وثق علماء الفلك منذ فترة طويلة ما تشير إليه عالمة الفلك كاساندرا هول من مركز الفيزياء الميتافيزيقية بجامعة جورجيا على أنه نهج “من القاعدة إلى القمة” لتكوين الكوكب: يتراكم الغاز والغبار ببطء حول نجم شاب. على مدى ملايين السنين، تشكله جاذبيته إلى جسم مستدير.
لكن د. النتيجة التي توصل إليها هول وزملاؤه، نُشر هذا الشهر في مجلة Natureويشير إلى أن الصورة قد تكون أكثر تعقيدا.
في نظام نجمي يبعد 508 سنة ضوئية عن الأرض، وجد الباحثون ظروفًا تدعم نهجًا بديلاً “من أعلى إلى أسفل” لتكوين الكوكب، حيث تنهار المواد الغنية التي تدور حول نجم شاب بسرعة إلى كوكب. يمكن لآلية تسمى عدم استقرار الجاذبية أن تفسر وجود عوالم غامضة وضخمة تتبع مدارات واسعة حول نجوم شابة نسبيًا.
دكتور. كتب هول في رسالة بالبريد الإلكتروني. “لقد وجدنا ذلك!”
إن المواد الكونية التي تدور حول نجم صغير أصبحت جاهزة لتكوين الكواكب. تسمى هذه المادة بالقرص الكوكبي الأولي، وعادةً ما يكون دورانها مدفوعًا بجاذبية نجمها المضيف. لكن إذا كان القرص كبيرًا بدرجة كافية، فمن الممكن أن يتأثر بجاذبيته، مما يتسبب في عدم استقرار نظام النجوم الشابة. وتظهر المناطق ذات الكثافة العالية في القرص على شكل أذرع حلزونية، تشبه نمط السحب الدوامة في الإعصار.
وقالت جيس سبيدي، طالبة الدراسات العليا بجامعة فيكتوريا في كندا والتي قادت الدراسة تحت إشراف عالم الفيزياء الفلكية روبينج دونج: “يبدو النجم مثل عين العاصفة”.
السّيدة. وفقًا لسبيدي، إذا استحوذت تلك الأذرع على ما يكفي من المواد، فإنها تتفتت إلى مجموعات، والتي تنهار أكثر لتشكل كواكب غازية عملاقة. ويتم النظر إلى هذا من أجل نهج “من القاعدة إلى القمة” يسمى التراكم الأساسي الذي يحدث على مدى مئات السنين، بدلاً من ملايين السنين.
وقالت سبيدي: “لقد كانت هاتان النظريتان تتصارعان في علم الفلك لفترة من الوقت”. “لأول مرة وجدنا دليلا قاطعا على إمكانية حدوث مسار غير مستقر الجاذبية.”
قد تحتوي الأقراص غير المستقرة الجاذبية على كواكب ذات أرحام كبيرة جدًا وبعيدة عن النجوم المضيفة لها. في عام 2022 علماء الفلك ذكرت تم اكتشاف كوكب أولي تبلغ كتلته تسعة أضعاف كتلة كوكب المشتري ويدور حول نجم عمره أكثر من أربعة ملايين سنة، AB Arige. ويشكل هذا الجسم على بعد 8.6 مليار ميل من النجم، أي أكثر من ضعف المسافة بين شمسنا وبلوتو.
وقد تم اكتشاف كواكب مماثلة في أماكن أخرى. وقال الدكتور هول: “يكاد يكون من المستحيل تفسير تكوينها من خلال عملية من القاعدة إلى القمة”. “لا ينبغي أن يكون هناك ما يكفي من المواد الصلبة لتشكيل تلك الأجسام من خلال نموذج التراكم الأساسي.”
في الثمانينيات، اقترح علماء الفلك فكرة مفادها أن عدم استقرار الجاذبية يمكن أن يدمر هذه الكواكب غير العادية. لكن ليس لديهم وسيلة لإثبات ذلك. وفي محاكاة نشرت عام 2020، أظهر الدكتور هول وزملاؤه ذلك تختلف سرعة المادة بنمط مميز عبر القرص غير المستقر الجاذبية.
وبعد سنوات، وجّه فريقه التلسكوب الراديوي Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array في تشيلي نحو النجم AB Arrigae ووجدوا التوقيع الدقيق الذي تنبأت به المحاكاة.
وقال عالم الفلك بجامعة ميشيجان لي هارتمان، الذي لم يشارك في العمل، إن الدراسة الجديدة “معقولة للغاية”. “لكنني أعتقد أنه يجب إضافة بعض التفاصيل الإضافية للتأكد من ذلك تمامًا.”
وأضاف الدكتور هارتمان أنه حتى لو كانت النتائج صحيحة، فإنها تثبت أن عدم استقرار الجاذبية ليس هو ما يخلق الكواكب. تسهل هذه الآلية إضافة المفاتيح.
دكتور. يعتقد هول أنه من غير المرجح أن يكون هذا السيناريو إما أو.
وقال: “نحن في الواقع نتوقع بشكل أساسي أن تمر جميع البيئات التي تشكل الكواكب بمرحلة عدم استقرار الجاذبية”، والتي يمكن خلالها أن تتشكل الكواكب من خلال انهيار الجاذبية وتراكم النواة.
وفي المستقبل، سيقوم علماء الفلك الذين قادوا خطة الدراسة بالبحث عن علامات عدم استقرار الجاذبية في أنظمة النجوم الشابة الأخرى. وفي نهاية المطاف، يأملون في البحث عن علامات الآلية في عوالم مكتملة التكوين.
تتطلع السيدة سبيدي إلى معرفة المزيد عن تنوع الكواكب والطرق المختلفة التي تتشكل بها وما قد تكشفه عن نظامنا الشمسي.
وقال “أعتقد أن الكون أكثر إبداعا من عقول البشر”. “نحن مهتمون بالإمكانيات الموجودة.”
