تلسكوب جيمس ويب يكشف لماذا تكوين الكواكب «سباق مع الزمن»
تلسكوب جيمس ويب يكشف لماذا تكوين الكواكب «سباق مع الزمن»
- تلسكوب جيمس ويب
- تكوين الكواكب
- نشأة الكواكب
- الكواكب الغازية العملاقة
- الأقراص الكوكبية الأولية
- ناسا
- الفضاء
- علم الفلك
- النجوم الفتية
- الرياح الكوكبية
- النفاثات
- التبخر الضوئي
- الهيدروجين الجزيئي
- النيون المتأين
- المشتري
- زحل
تحتاج الكواكب إلى كميات كبيرة من الغاز والغبار خلال مراحل نشأتها، لكن هذه المواد الخام لا تبقى متاحة إلى الأبد، إذ كشفت رصدات جديدة باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي أن الأقراص التي تحيط بالنجوم الفتية تفقد غازها تدريجيا عبر أكثر من آلية، ما يضع حدا زمنيا أمام الكواكب النامية، خاصة الكواكب الغازية العملاقة، بحسب sciencedaily البريطاني.
وبحسب دراسة قادها نامان باجاج من جامعة أريزونا، بمشاركة أوما جورتي من معهد SETI، فحص الباحثون 72 نجما شابا شبيها بالشمس والأقراص الكوكبية الأولية المحيطة بها، في واحدة من أكبر الدراسات التي تناولت فقدان الغاز من الأقراص المكونة للكواكب باستخدام تلسكوب جيمس ويب.
ونشرت نتائج الدراسة في المجلة الفلكية، وكشفت أن آليات فقدان الغاز تختلف مع تطور النظام الكوكبي، إذ تبدأ الأنظمة الفتية بنفاثات ورياح قوية مرتبطة بالمجالات المغناطيسية، قبل أن تصبح الرياح الذرية الناتجة عن إشعاع النجم أكثر أهمية مع تقدم عمر القرص.
لماذا يعد تكوين الكواكب سباقا مع الزمن؟
تتشكل الكواكب داخل أقراص من الغاز والغبار تحيط بالنجوم الفتية، وتمثل هذه المادة الخام المصدر الأساسي الذي تعتمد عليه الكواكب خلال نموها، لكن القرص يفقد غازه بمرور الوقت، وعندما ينخفض مخزون الغاز، تتراجع قدرة الكواكب النامية على تكوين أغلفة جوية ضخمة.
وتكتسب هذه العملية أهمية خاصة بالنسبة للكواكب الغازية العملاقة مثل المشتري وزحل، التي تحتاج إلى التقاط كميات كبيرة من الغاز خلال فترة وجود القرص، وأوضح الباحثون أن الكوكب النامي يحتاج إلى تكوين غلاف جوي ضخم بينما لا يزال القرص المحيط بالنجم غنيا بالغاز، قبل أن تؤدي الرياح والنفاثات إلى حمل هذه المادة بعيدا إلى الفضاء.
كيف يرصد تلسكوب جيمس ويب الغاز المتسرب؟
اعتمد الباحثون على بيانات أرشيفية التقطها جهاز الأشعة تحت الحمراء المتوسطة MIRI الموجود على متن تلسكوب جيمس ويب الفضائي، وتضم العينة 72 نظاما في مراحل مختلفة من التطور، ما أتاح للباحثين مقارنة الأنظمة الشابة بالأكثر تقدما، وبناء صورة عن التغير الذي يطرأ على آليات فقدان الغاز مع مرور الوقت، وركزت الدراسة على مؤشرين للغاز المنبعث من الأقراص، هما الهيدروجين الجزيئي والنيون المتأين.
ويعد الهيدروجين الجزيئي من أكثر الجزيئات وفرة في الأقراص الكوكبية الأولية، بينما يساعد النيون المتأين العلماء على تتبع النفاثات والرياح الأكثر نشاطا، وسمحت حساسية تلسكوب جيمس ويب ودقته للباحثين بالتمييز بين الرياح العريضة التي تحمل الغاز الجزيئي، وبين النفاثات والرياح التي تظهر من خلال انبعاثات النيون.
النفاثات والرياح المغناطيسية في بداية عمر النظام
في الأنظمة الأكثر شبابا، حيث لا تزال المواد تتدفق باتجاه النجم المركزي، رصد الباحثون نفاثات قوية مصحوبة برياح واسعة تحتوي على غاز جزيئي وذري، وترتبط هذه التدفقات بالمجالات المغناطيسية التي تخترق القرص، إذ يمكن للغاز أن يتحرك على طول خطوط المجال المغناطيسي إلى الخارج، ما يؤدي إلى إزالة جزء من المادة والزخم الزاوي من القرص.
وأظهرت الرصدات انبعاثات ممتدة من الهيدروجين الجزيئي والنيون المتأين في 66 قرصا من أصل 72 قرصا شملتها الدراسة، كما ظهرت رياح مخروطية الشكل من الهيدروجين الجزيئي في 46 نظاما، بينما رصد الباحثون نفاثات نيون سريعة الحركة في 40 نظاما.
