سجل فريق دولي من علماء الفلك تشكيلا متزامنا لكوكبين حول النجم الشاب WISPIT 2. ويعرض النظام قرصا واسع النطاق يتكون من الغاز والغبار الكوني. يتميز الهيكل بحلقات وفجوات واضحة تتوافق مع النماذج النظرية حول المرحلة المبكرة من النظام الشمسي. وتم الاكتشاف باستخدام أدوات من المرصد الأوروبي الجنوبي الموجود في تشيلي. تم تضمين نتائج المراقبة في منشور علمي حديث يركز على تطور النجوم.
يقدم الهيكل المرصود أقرب رؤية متاحة لماضي نظامنا الكوكبي. النجم WISPIT 2 موجود في كوكبة النسر. لا يزال النجم يحتفظ بقرص كوكبي أولي نشط في مداره. في هذه البيئة عالية الكثافة، تتجمع المواد الفضائية معًا باستمرار لتؤدي إلى ظهور عوالم جديدة. حشد هذا الاكتشاف باحثين من مؤسسات أوروبية مختلفة مخصصة لرسم خرائط الفضاء السحيق.
تؤكد الأدوات المتقدمة وجود عمالقة الغاز
أكد علماء الفلك وجود الكوكب WISPIT 2c باستخدام قطعتين من المعدات الملحقة بالتلسكوب الكبير جدًا. التقطت أداة SPHERE صورًا مباشرة للجسم الفضائي. قدم نظام GRAVITY+ البيانات اللازمة للتحقق من صحة الطبيعة الكوكبية للجرم السماوي. تم التحقق من الصحة من خلال قياسات دقيقة للحركة المدارية. وبدون التحديث الأخير لبرنامج GRAVITY+، فإن اكتشاف كوكب قريب جدًا من النجم المركزي لن يكون له نفس الوضوح البصري.
ويضم الفريق الدولي باحثين من جامعة غالواي في أيرلندا، ومعهد ماكس بلانك للفيزياء خارج الأرض في ألمانيا. قادت كلوي لولور العمل في تحليل البيانات التي تم التقاطها في تشيلي. تمكن طالب الدكتوراه والمؤلف الرئيسي من تمييز إشارات الكواكب وسط قرص المواد المضطرب. تتطلب معالجة الصور تقنيات تصفية متقدمة لمنع توهج النجم الرئيسي الذي يسبب العمى.
خصائص قرص الكواكب الأولية والديناميات المدارية
يلفت القرص الموجود حول WISPIT 2 الانتباه نظرًا لحجمه المعبّر وتنظيمه المحدد. ويتفوق الشكل على الهياكل الأخرى للأنظمة التي لاحظها علماء الفلك سابقًا. تشير حلقات الغبار والمساحات الفارغة إلى المناطق المحددة التي تعمل فيها الجاذبية. في هذه النقاط المحددة، قامت الكواكب الأولية بالفعل بإزالة أو تجميع الكثير من الغاز والغبار المحيط بها. تؤدي عملية التنظيف المداري المستمرة إلى إنشاء أقسام مرئية في الصور الملتقطة.
تكشف البيانات التي تم جمعها تفاصيل محددة حول الأجرام السماوية التي تم تحديدها بالفعل في النظام قيد التكوين. تشير القياسات إلى نسب كل جسم وموضعه بالنسبة للنجم المركزي.
- تبلغ كتلة الكوكب WISPIT 2b حوالي خمسة أضعاف كتلة كوكب المشتري.
- ويبلغ مدار الجسم الأول حوالي 60 مرة مسافة الأرض حول الشمس.
- يتمتع WISPIT 2c الذي تم تأكيده مؤخرًا بكتلة أكبر وهو أقرب إلى النجم المركزي.
- ويُصنف كلا الأجرام السماوية على أنهما عمالقة غازية، بتركيبة مشابهة لكوكب المشتري وزحل.
تبدأ عملية تكوين الكواكب بانتشار جزيئات الغبار والغاز في الفضاء. تتصادم العناصر وتتجمع معًا تدريجيًا عن طريق الجاذبية. تصل المجموعات إلى كتلة كافية وتشكل كواكب أولية أولية. تستمر الأجسام الجديدة في النمو أثناء إزالة المواد من مداراتها. في حالة WISPIT 2 تحديدًا، أحدث الكوكبان بالفعل فجوات واضحة في القرص. تركت الحركة المستمرة حلقات محددة جيدًا من المواد المتبقية.
أوجه التشابه مع التطور المبكر للنظام الشمسي
يشير التكوين الذي يحتوي على فجوات متعددة إلى أن النظام لا يزال في مرحلة البناء النشطة. وحدد الباحثون فجوة إضافية واحدة على الأقل في منطقة بعيدة عن النجم. المساحة في هذه المنطقة تبدو أضيق وأقل عمقا من غيرها. هناك شك في أن كوكبًا ثالثًا في طور التشكل هناك. وسيكون لهذا الجرم السماوي كتلة مماثلة لكتلة كوكب زحل، وفقا للتقديرات الأولية للفريق.
يستنسخ نظام WISPIT 2 الظروف الموصوفة في نماذج تكوين النظام الشمسي. يشير السيناريو إلى فترة ما قبل حوالي 4.5 مليار سنة. وفي ذلك الوقت، كانت الشمس الفتية محاطة بقرص مماثل من الغاز والغبار. وتحولت المادة تدريجياً إلى الكواكب المعروفة اليوم. توفر المراقبة الحالية فرصة نادرة لدراسة العملية في الوقت الحقيقي في نظام نجمي آخر في المجرة.
سجلت حالة واحدة فقط تشكل كوكبين في وقت واحد. وقع الحدث في نظام PDS 70. ومع ذلك، فإن قرص WISPIT 2 له أبعاد وتنظيم أكبر. إن الاختلاف في الحجم يجعل النتيجة الجديدة أساسية لفهم التطور الكامل للأنظمة الكوكبية. تشترك الكواكب الغازية العملاقة المكتشفة في خصائص مباشرة مع الكواكب الخارجية للنظام الشمسي في مرحلتها الأولية من التوسع.
توسيع البحث باستخدام التلسكوبات الجديدة في صحراء أتاكاما
الصور الملتقطة بواسطة تلسكوب VISTA تكمل الملاحظات من التلسكوب الكبير جدًا. تُظهر المعدات حقل النجم الكامل حول WISPIT 2. وتسمح مجموعة البيانات بتعيين موقع النجم في الفضاء بدقة. تظهر هياكل القرص بأطوال موجية مختلفة أثناء الالتقاط. يؤدي الجمع بين المعلومات المرئية والأشعة تحت الحمراء إلى توسيع فهم كثافة المواد الموجودة في المدار.
ويخطط الباحثون لمواصلة عمليات الرصد باستخدام التلسكوب المستقبلي الكبير للغاية. المعدات لا تزال قيد الإنشاء في صحراء أتاكاما. من المفترض أن تسمح الأداة الجديدة بالتقاط صور مباشرة أكثر وضوحًا للكوكب الثالث المحتمل. وسيوفر التلسكوب أيضًا تفاصيل إضافية حول حركة المواد الموجودة في القرص. سوف تتجاوز سعة الدقة البصرية حدود المعدات الحالية العاملة في تشيلي.
يعتمد تأكيد تكوين المزيد من الكواكب على جلسات مراقبة جديدة باستخدام معدات عالية الدقة. تشير البيانات الحالية إلى أن القرص مستمر في التطور بشكل مطرد. تنظم المادة المتبقية نفسها في هياكل قادرة على خلق عوالم إضافية. ويعتزم الفريق تحسين تقديرات الكتلة والمدار للأجسام التي تم تحديدها بالفعل. سوف تتطلب القياسات المستقبلية معايرة دقيقة للأدوات الأرضية.
ديناميات الجاذبية ورسم خرائط الهياكل النجمية
ويعزز هذا الاكتشاف دور التلسكوبات الأرضية الكبيرة في دراسة الكواكب الخارجية في مراحلها المبكرة. تمثل الصور المباشرة التي تم الحصول عليها طفرة في القدرة على تصور العمليات المكانية المعقدة. وفي النظام الشمسي، حدثت هذه الأحداث منذ مليارات السنين دون تسجيل مباشر. تتيح التكنولوجيا الحالية تجاوز الحاجز الزمني من خلال مراقبة الأنظمة البعيدة في طور التطوير الكامل.
تساهم النتائج في فهم كيفية تنظيم أنظمة الكواكب بناءً على أقراص الكواكب الأولية. إن الوجود المتزامن لعملاقين غازيين على مسافات مختلفة من النجم المركزي يوفر مختبرًا للفيزياء الطبيعية. تعمل البيئة على اختبار النظريات حول هجرة الكواكب واسعة النطاق. يكتسب تفاعل الجاذبية أثناء التكوين معلمات تحليل جديدة مع البيانات التي جمعها الفريق الدولي.