كشف بحث علمي جديد متاح على خادم ما قبل الطباعة arXiv عن سر التسارع الإضافي الذي لوحظ في المذنب البينجمي 3I/ATLAS، وهو الجسم الثالث الذي تأكد مروره عبر نظامنا الشمسي. وتؤكد الدراسة أن الدافع غير المعتاد يمكن تفسيره بالكامل من خلال ظواهر فيزيائية بحتة، مثل إطلاق الغازات المتطايرة.
حقق العلماء فيما إذا كان التسارع غير الجاذبي للجرم السماوي، الذي تم اكتشافه على بعد حوالي 203 مليون كيلومتر من الشمس، ناجمًا عن الإطلاق الطبيعي للغازات من المذنب أو ما إذا كان يتطلب اعتماد نظريات أكثر تعقيدًا أو غريبة. أشارت نتائج المحاكاة الفيزيائية الحرارية إلى أن أبسط تفسير هو الصحيح: إن هروب الغازات الداخلية، التي تعمل كنفاثات صغيرة، يكفي لتبرير الحركة المتسارعة.
تم اكتشاف المذنب 3I/ATLAS رسميًا في 1 يوليو 2025، وسرعان ما تم تأكيد طبيعته المذنبية من خلال إظهار نواة جليدية، وذؤابة لامعة، وذيول من الغبار والأيونات. وقد أثار تسارعه، الذي لا يمكن تفسيره بقوة الجاذبية وحدها، اهتمام المجتمع الفلكي.
مما زاد الاهتمام بـ 3I/ATLAS حقيقة أنه زائر بين النجوم، مما يعني أنه يمكن أن يحمل مواد محفوظة منذ مليارات السنين، مما يوفر معلومات مهمة حول تكوين أنظمة كوكبية خارج نظامنا.
تكشف عمليات المحاكاة عن جزء صغير من المنطقة النشطة للمذنب
استخدم مهندس الكمبيوتر والفيزيائي فلوريان نيوكارت، من معهد ليدن لعلوم الكمبيوتر المتقدمة (LIACS)، في هولندا، طريقة مونت كارلو الإحصائية في عمليات المحاكاةالفيزياء الحرارية لاختبار مجموعات مختلفة من الغازات ودرجات الحرارة. ركز عملهم على تحديد ما إذا كان الإطلاق المشترك للمواد المتطايرة، مثل أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون، يمكن أن يولد القوة المرصودة.
أظهرت نتائج عمليات المحاكاة أن جزءًا صغيرًا من سطح المذنب هو المسؤول عن الدافع بأكمله.
- يجب أن يكون أقل من 1% من سطح المذنب نشطًا.
- ستطلق هذه المنطقة مواد متطايرة تحرك الجسم السماوي.
إن المواد مثل الأمونيا والميثان، وحدها، لن تنتج القوة اللازمة، ولكنها يمكن أن تساهم عندما تكون في مخاليط الجليد. استنتاج الباحث هو أن “الآلية التقليدية التي تعتمد على المواد المتطايرة تعيد إنتاج كل من حجم واتجاه التسارع” الذي لوحظ في 3I/ATLAS.
استبعاد الافتراضات غير المعتادة للتسريع
في حالات مماثلة لتسارع عدم الجاذبية في coالأجرام السماوية، حتى أن بعض النظريات اقترحت آليات أكثر غرابة. وتضمنت هذه الفرضيات إمكانية وجود ضغط من ضوء الشمس على الأجسام الخفيفة للغاية أو حتى وجود بعض التقنيات الاصطناعية.
لاحظ نيوكارت أن مثل هذه التخمينات، على الرغم من أنها مثيرة للاهتمام، ليست ضرورية في حالة 3I/ATLAS. ويخلص إلى أن “الآلية الفيزيائية البحتة، التي تحركها المواد المتطايرة، كافية لتفسير التسارع غير الجاذبية المستنتج”. هذه الحقيقة تعيد 3I/ATLAS إلى مجموعة المذنبات التي يخضع نشاطها لمبادئ الفيزياء المعروفة.
أهمية تفريغ الغازات من المياه ومراقبتها
يستمر علماء الفلك في جميع أنحاء العالم في مراقبة النشاط المذنب لـ 3I/ATLAS عن كثب. أكدت مراقبة غلافه الجوي الإطلاق المكثف للمواد المتطايرة، وهو أمر ضروري للتحقق من صحة نموذج تفريغ الغاز.
مؤخرًا، اكتشف التلسكوب الراديوي الجنوب أفريقي MeerKAT جزيئات الهيدروكسيل (OH) في الغلاف الجوي للمذنب. يعد الهيدروكسيل علامة واضحة على أن المذنب يطلق الماء بسبب ارتفاع درجة الحرارة الناجم عن قربه من الشمس. يسلط علماء الفلك، مثل سيريل أوبيتوم من جامعة إدنبرة، الضوء على أن وجود OH هو نموذجي للمذنبات النشطة، مما يدعم آلية التسارع.
إن إطلاق الماء هو عملية متوقعة لمذنب يمر عبر أقرب نقطة إلى الشمس. تم تفسير الاكتشاف المتأخر للمياه بواسطة MeerKAT، مقارنة بالملاحظات الأخرى، من خلال المسافة الأولية للمذنب من الشمس، مما أدى إلى انخفاض إنتاج المياه وصعوبة الكشف. المذنب وهو يتبع مسارهيسمح بتحليلات جديدة من شأنها تعميق فهم تكوينه وأصله.
أدلة على أصل أنظمة الكواكب في الزائر الكوني
نظرًا لأنه نشأ من نظام نجمي آخر، يحمل المذنب 3I/ATLAS معلومات يمكن أن تكون حيوية لعلم الكواكب.
إن تركيبته المادية، التي ربما لم تتغير لمليارات السنين، تعمل بمثابة كبسولة زمنية كونية.
توفر دراسة 3I/ATLAS الفرصة لاكتساب رؤى فريدة حول:
- تركيب المواد المكونة للكواكب في النجوم الأخرى.
- التنوع الكيميائي لأقراص الكواكب الأولية.
- نقل المواد المتطايرة والمواد العضوية عبر الكون.
تعد الملاحظات الجديدة ضرورية لتأكيد النموذج الفيزيائي الحراري وتفصيل تركيبة الغازات المعنية، حيث يتحرك الجسم بعيدًا عن الشمس ويعود إلى أعماق الفضاء بين النجوم.
الخطوات التالية والتحقق من صحة النموذج المادي
وعلى الرغم من الأدلة القوية التي قدمتها الدراسة، يسلط الباحث فلوريان نيوكارت الضوء على الحاجة إلى مزيد من الملاحظات لتأكيد النموذج المقترح بشكل كامل. سيتطلب التحقق من الصحة تتبع نشاط المذنب على مسافات مختلفة من الشمس. ستضمن هذه العملية الفهم الكامل لمعدل إطلاق الغازات ونسبة السطح النشط.
يُعد النموذج المقترح تقدمًا كبيرًا، لأنه يلغي الحاجة إلى اللجوء إلى الظواهر غير المختبرة ويعزز فيزياء المذنبات كتفسير. 3I/ATLAS، على الرغم من أنه بعيد الآن، إلا أنه لا يزال يشكل موضوعًا ذا أهمية كبيرة لعلم الفلك.
