حدد فريق دولي من علماء الفلك أدلة على أن ستة أقزام حمراء صغيرة ابتلعت كواكب صخرية تشكلت حولها. جاءت الإشارة من اكتشاف الليثيوم في أغلفتهم الجوية. وقام باحثون من جامعتي كيلي وإكستر في المملكة المتحدة بتحليل البيانات من الملاحظات الطيفية. ونشرت النتائج في الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.
الأقزام الحمراء هي النجوم الأكثر شيوعًا في درب التبانة. تتمتع بكتلة ودرجة حرارة أقل من الشمس، لكن باطنها حار بدرجة كافية لتدمير الليثيوم بسرعة من خلال الاندماج النووي. ولذلك فإن وجود هذا العنصر في بعضها جذب الانتباه. ومن المحتمل أن تكون المواد الإضافية قد أتت من كواكب صخرية ذات كتل تتراوح بين ثلاثة إلى عشرة أضعاف كتلة الأرض.
يكشف تحليل العناقيد النجمية عن اختلافات كيميائية
استخدم العلماء معلومات من المسح الطيفي Gaia-ESO لدراسة آلاف النجوم. ركزوا على ثلاث مجموعات مفتوحة شابة: NGC 2451a، بلانكو 1 وNGC 2516. في هذه المجموعات، ولدت النجوم من نفس المادة في نفس الوقت، مما يجعل المقارنات أسهل. وتميزت ستة أقزام حمراء بوجود كميات أكبر بكثير من الليثيوم مقارنة بأخواتهم من نفس النوع الطيفي.
- تم تحليل المجموعات NGC 2451a وBlanco 1 وNGC 2516
- تتراوح أعمار الكتلة بين 50 و 200 مليون سنة
- أظهرت ستة نجوم قزمة حمراء فائضًا من الليثيوم
- وأكدت المقارنة مع النجوم من نفس المجموعة وجود شذوذ
- البيانات من التلسكوب الكبير جدًا وجايا أكملت القياسات
جعلت المقارنة بين النجوم المعاصرة من الممكن عزل التأثير. عادة، تكون الأقزام الحمراء الشابة قد استهلكت بالفعل كل الليثيوم الموروث من السديم الأصلي. تشير الزيادة الملحوظة إلى التراكم الأخير للمواد الغنية بهذا العنصر.
يعمل الليثيوم كعلامة على غمر الكواكب
قاد العمل البروفيسور روبن جيفريز من جامعة كيلي. وقارن اكتشاف الليثيوم برمي الطلاء على قماش أبيض. ويبرز العنصر لأنه لا ينبغي أن يتواجد بكميات قابلة للقياس في هذه النجوم. التفسير الأكثر ترجيحًا هو أن النجوم دمجت بقايا كواكب صخرية أثناء تكوين أنظمتها.
تمتص النجوم الغاز والغبار عند تشكلها. ومع ذلك، فإن الكواكب الصخرية التي تقترب أكثر من اللازم يمكن تفكيكها وابتلاعها. ولا يتم تدمير الليثيوم الموجود في هذه الأجسام قبل وصوله إلى الغلاف الجوي للنجم. تشرح هذه الآلية الخلل الكيميائي الذي لوحظ في الأقزام الحمراء الستة. واعتبرت فرضيات أخرى، مثل التلوث الخارجي، أقل احتمالا في ضوء البيانات.
وقد تم التنبؤ بهذه الظاهرة من خلال النماذج النظرية لتطور الكواكب. والآن، ولأول مرة، تظهر أدلة رصدية مباشرة على الأقزام الحمراء. تمثل هذه النجوم الغالبية العظمى من تلك الموجودة في المجرة. إن فهم كيفية تفاعلهم مع كواكبهم يساعد في تحسين التنبؤات حول استقرار أنظمة الكواكب.
الآثار المترتبة على تكوين الكوكب حول الأقزام الحمراء
ويشير هذا الاكتشاف إلى أن ابتلاع الكوكب قد يكون شائعا في المراحل المبكرة. لا تزال معظم الأقزام الحمراء تحافظ على الكواكب. ومع ذلك، ربما فقد آخرون جزءًا من موكبهم الأولي. وهذا له تأثير مباشر على البحث عن عوالم صالحة للسكن. تعتبر المناطق القريبة من الأقزام الحمراء أهدافًا ذات أولوية في مهمات مثل تلسكوب جيمس ويب.
يجب أن تحدد الأبحاث المستقبلية المزيد من المجموعات. ستجعل أجهزة قياس الطيف الضوئي عالية الدقة من الممكن التحقق مما إذا كان النمط يتكرر. يمكن لنماذج الكمبيوتر أيضًا محاكاة الديناميكيات التي تؤدي إلى غوص الكواكب في النجم. ويخطط الفريق البريطاني لمواصلة تحليل البيانات من غايا وغيرها من الدراسات الاستقصائية.
التفاصيل الفنية للمراقبة الطيفية
قدم مسح Gaia-ESO أطيافًا تفصيلية لأكثر من 100000 نجم. تقيس هذه التقنية شدة الضوء عند أطوال موجية مختلفة. تكشف خطوط الامتصاص المحددة عن وجود وكمية الليثيوم. وبرزت الأقزام الحمراء الستة حتى عند مقارنتها بالنجوم ذات الكتلة والعمر المماثلين داخل نفس المجموعة.
وتقع العناقيد التي تمت دراستها على مسافات تسمح برصد دقيق من الأرض. على سبيل المثال، يعد NGC 2516 أحد أقرب المجرات وأفضلها دراسة. أدى الجمع بين البيانات الواردة من VLT وESO والقمر الصناعي Gaia إلى إعطاء دقة لقياسات التركيب الكيميائي والحركة. وهذا يعزز موثوقية النتائج.