اكتشاف دليل جديد على كوكب صغير في طور التكوين

يتفق علماء الفلك على أن الكواكب تولد في أقراص كوكبية أولية – وهي حلقات من الغبار والغاز تحيط بالنجوم حديثة الولادة.
وفي حين وقع رصد المئات من هذه الأقراص في جميع أنحاء الكون، فقد ثبتت صعوبة رصد ولادة وتشكيل الكواكب الفعلية داخل هذه البيئات.
والآن، طور علماء الفلك في مركز الفيزياء الفلكية، في جامعة هارفارد وسميثسونيان طريقة جديدة لاكتشاف هذه الكواكب الوليدة المراوغة – ومعها، دليل على وجود كوكب صغير يشبه كوكب نبتون أو كوكب زحل كامنا في قرص.
ونُشرت نتائج هذه الدراسة كاملة في مجلة The Astrophysical Journal Letters.
وتقول فانغ لونغ، زميلة ما بعد الدكتوراه في مركز الفيزياء الفلكية، التي قادت الدراسة الجديدة: “يعد الكشف المباشر عن الكواكب الصغيرة أمرا صعبا للغاية ولم ينجح حتى الآن إلا في حالة واحدة أو حالتين. ودائما ما تكون الكواكب خافتة جدا لدرجة أننا لا نستطيع رؤيتها لأنها مغروسة في طبقات سميكة من الغاز والغبار”.
ويجب على العلماء بدلا من ذلك البحث عن أدلة لاستنتاج أن كوكبا يتطور تحت الغبار. ولدراستها، قررت لونغ إعادة فحص قرص كوكبي أولي معروف باسم LkCa 15.
ويقع القرص على بعد 518 سنة ضوئية في كوكبة برج الثور في السماء. وأبلغ العلماء سابقا عن أدلة على تشكل الكوكب في القرص باستخدام الملاحظات مع مرصد “ألما”.
وفحص العلماء طويلا بيانات “ألما” الجديدة عالية الدقة حول LkCa 15، والتي حصل عليها المرصد بشكل أساسي في عام 2019، واكتشفت ميزتين خافيتين لم يقع اكتشافهما من قبل.وعلى بعد نحو 42 وحدة فلكية من النجم، أو 42 ضعف المسافة التي تبعد الأرض عن الشمس، اكتشف منذ فترة طويلة حلقة مغبرة بها مجموعتان منفصلتان ومشرقتان من المواد تدور بداخلها. وأخذت المادة شكل كتلة صغيرة وقوس أكبر، وتم فصلها بمقدار 120 درجة.
ودرس العلماء طويلا السيناريو باستخدام نماذج الكمبيوتر لمعرفة سبب تراكم المواد وتعلم أن حجمها ومواقعها تتطابق مع نموذج وجود كوكب.
وقالوا إن “هذا القوس والتكتل يفصل بينهما نحو 120 درجة. وهذه الدرجة من الانفصال لا تحدث فقط، إنها مهمة من الناحية الرياضية”.
وتشير لونغ إلى مواقع في الفضاء تُعرف باسم نقاط لاغرانج، حيث ينتج جسمان متحركان – مثل نجم وكوكب يدور – مناطق جذب محسّنة حولهما حيث قد تتراكم المادة.
وتوضح لونغ: “نرى أن هذه المادة لا تطفو بحرية فحسب، بل إنها مستقرة ولديها تفضيل حيث تريد تحديد موقعها بناء على الفيزياء والأشياء المعنية”.
وفي هذه الحالة، يقع القوس وتكتل المادة المكتشفة منذ فترة طويلة عند نقطتي لاغرانج L4 وL5. ويختفي في موقع 60 درجة بينهما، كوكب صغير يتسبب في تراكم الغبار عند النقطتين L4 وL5.
وتظهر النتائج أن حجم الكوكب تقريبا بحجم نبتون أو زحل، ويبلغ عمره نحو مليون إلى ثلاثة ملايين سنة، وهذا صغير نسبيا عندما يتعلق الأمر بالكواكب.
وقد لا يكون التصوير المباشر للكوكب الصغير حديث الولادة ممكنا في أي وقت قريب بسبب قيود التكنولوجيا، لكن لونغ تعتقد أن المزيد من ملاحظات “ألما” لـ LkCa 15 يمكن أن توفر دليلا إضافيا يدعم اكتشافها الكوكبي.
وتأمل لونغ أيضا أن يستخدم علماء الفلك أسلوبها الجديد في اكتشاف الكواكب – مع تراكم المواد بشكل تفضيلي في نقاط لاغرانج – في المستقبل.
وتقول: “آمل أن يتم اعتماد هذه الطريقة على نطاق واسع في المستقبل. والتحذير الوحيد هو أن هذا يتطلب بيانات عميقة للغاية لأن الإشارة ضعيفة”.
المصدر: ساينس ديلي