علماء الفلك يلتقطون لأول مرة لحظة ولادة نظام شمسي جديد

رصد أولى دقائق تشكل المعادن الصخرية والكواكب الصخرية

شهد علماء الفلك مؤخرًا أول لحظة يمكن رصدها لتكوّن الكواكب حول نجم شاب يُدعى HOPS-315، موثقين تحول المعادن الساخنة إلى صخور بالقرب من النجم.

استخدم الفريق التلسكوب الفضائي جيمس ويب (JWST) ومصفوفة أتاكاما الميليمترية/المليمترية الفرعية (ALMA) لتحديد مواقع ظهور هذه المواد الصلبة.

يقع HOPS-315 على بعد نحو 1,300 سنة ضوئية، محاطًا بسحابة من الغبار والغاز، حيث يمكن أن تبدأ عوالم جديدة بالتشكل. تكشف الإشارات عن آثار المعادن البسيطة التي بدأت تتصلب قرب النجم، ما يمثل أولى الخطوات نحو بناء الكواكب.

الدراسة منشورة في مجلة Nature.

أهمية HOPS-315

عادةً ما يرى علماء الفلك أقراص تكوّن الكواكب بعد أن تكون الكواكب الكبيرة قد حفرت فجوات فيها. لكن هذه النتائج توثق مرحلة البداية للكتل الصخرية، وهي مرحلة تم التنبؤ بها نظريًا لعقود لكنها لم تُرصد مباشرة قريبًا من النجم.

تم تحديد المواد الصلبة على بعد نحو 2.2 وحدة فلكية من النجم، وهي منطقة مشابهة لحجم النظام الشمسي الداخلي. هذا هو المكان الذي تنخفض فيه درجات الحرارة بما يكفي لتكثف المعادن، مما يجعلها موقعًا طبيعيًا لمراقبة ظهور المواد الصلبة.

رصد هذه المرحلة يتيح للباحثين مختبرًا مباشرًا لاختبار كيفية تحول الغبار إلى صخور، ومن ثم إلى كواكب، ويقلص الفجوة الطويلة بين النماذج النظرية والقياسات الفعلية.

ما رصده التلسكوبان

كشفت أطياف الأشعة تحت الحمراء لجيمس ويب عن وجود غاز أول أكسيد السيليكون وبلورات السيليكات الدافئة قرب النجم. وتتبع ALMA الانبعاث إلى منطقة مدمجة في القرص الداخلي، مفصولة عن نشاط النفاثات والدفعات التي قد تُربك الصورة.

قالت ميليسا ماكلور، أستاذة بجامعة لايدن والمؤلفة الرئيسة للدراسة: “لأول مرة، حددنا اللحظة الأولى لانطلاق تكوين الكواكب حول نجم آخر غير شمسنا”.

تظهر المعادن في منطقة مشابهة لتلك الموجودة في الكويكبات ضمن نظامنا الشمسي، ما يشير إلى أن الخطوات المبكرة لتكوين الكواكب قد تتكرر في أنظمة شابة عديدة.

معادن HOPS-315

بالقرب من النجم الشاب، ترتفع الحرارة بما يكفي لتحويل الصخور إلى غاز، وعند تبريدها تتصلب المواد الأقوى أولًا، مشكلة بلورات صغيرة تحتوي على أول أكسيد السيليكون. هذه الحبيبات الأولى تتصادم وتلتصق، مشكلة كتلًا يمكن أن تنمو إلى كواكب أولية.

دروس من النيازك

تحفظ النيازك القديمة في نظامنا الشمسي سجل هذه الحبيبات الأولى، بما في ذلك ما يُعرف بـ”المركبات الغنية بالكالسيوم والألومنيوم”، أقدم المواد الصلبة المؤرخة في سديم الشمس.

يوفر الاكتشاف الجديد حول HOPS-315 مشاهدة مباشرة لعملية مشابهة تحدث حول نجم آخر، ويؤكد أن تكوين البلورات الأولى والاصطدامات اللاحقة لبناء الصخور هو مسار شائع لتكوين الكواكب.

الخطوات القادمة لـHOPS-315

يمثل هذا النظام هدفًا واضحًا لدراسة سرعة نمو الحبيبات الصلبة في القرص الداخلي. المراقبات المتكررة يمكن أن تكشف عن تغيّر نسبة الغاز إلى المواد الصلبة وتوضح سرعة تحول الغبار إلى حصى ثم صخور.

كما يمكن للبيانات المستقبلية اختبار ما إذا كان المعالجة الحرارية شائعة في المجرة أم نادرة، وما إذا كان تكثف القرص الداخلي يحدث دائمًا على مسافة مشابهة من النجم.

تتيح مراقبة Webb وALMA معًا رسم خريطة لكل من التركيب والموقع، مفصولة عن الانبعاثات الأخرى، لتسليط الضوء على مناطق نمو المواد الصلبة. الهدف الفوري هو توسيع البحث ليشمل نجومًا شابة متعددة، للتحقق من أن الخطوات الأولى نحو الكواكب الصخرية قد تكون نمطًا شائعًا.

تفتح هذه الملاحظة الباب لتحديد توقيت المراحل الأولى لتجميع الكواكب، وتضع معيارًا يجب على النماذج أن تتوافق معه لشرح كيفية ظهور كواكب شبيهة بالأرض.