يحل تلسكوب جيمس ويب لغز هابل البالغ من العمر 20 عامًا – وقد يفسر أخيرًا سبب وجود أقدم الكواكب في الكون
ال تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) قد حل للتو لغزًا عمره 20 عامًا حول كيفية استضافة النجوم القديمة لكواكب ضخمة.
في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، تم تلسكوب هابل الفضائي لاحظ أقدم كوكب على الإطلاقوهو جسم يبلغ حجمه 2.5 مرة حجم كوكب المشتري، وتشكل في مجرة درب التبانة قبل 13 مليار سنة، أي بعد أقل من مليار سنة من ولادة الكون. اكتشاف الكواكب القديمة الأخرى وسرعان ما تبعه. وقد حير هذا العلماء، لأن النجوم في بداية الكون كان ينبغي أن تتكون في معظمها من عناصر خفيفة مثل الهيدروجين والهيليوم، مع عدم وجود أي من العناصر الثقيلة تقريبًا – أشياء مثل الكربون والحديد – التي تشكل الكواكب.
يعتقد علماء الفلك أن أقراص الغبار والغاز المحيطة بهذه النجوم ذات العناصر الخفيفة كان من المفترض أن تنفجر بفعل إشعاع النجم نفسه، مما يؤدي إلى تشتيت القرص في غضون بضعة ملايين من السنين وعدم ترك أي شيء وراءه لتكوين كوكب. العناصر الثقيلة اللازمة لبناء قرص كوكبي طويل الأمد حول النجم لم تكن متوفرة إلا في وقت لاحق خلقتهم انفجارات السوبرنوفايعتقد العلماء.
الآن، على الرغم من ذلك، ألقى تلسكوب جيمس ويب الفضائي نظرة فاحصة على البديل الحديث لهذه النجوم القديمة ووجد أن هابل لم يكن مخطئًا. في بحث جديد نشر في 16 ديسمبر مجلة الفيزياء الفلكيةوجد الباحثون أنه عندما يكون هناك عدد قليل من العناصر المعدنية الثقيلة، يمكن أن تستمر الأقراص الكوكبية لفترة أطول بكثير مما كان يعتقد سابقًا.
“نرى أن هذه النجوم محاطة بالفعل بالأقراص ولا تزال في طور التهام المواد، حتى في سن العشرين نسبيًا [million] أو 30 مليون سنة”، المؤلف الرئيسي للدراسة جويدو دي مارشيعالم فلك في المركز الأوروبي لأبحاث وتكنولوجيا الفضاء في نوردويجك بهولندا. قال في بيان. “وهذا يعني أيضًا أن الكواكب لديها وقت أطول للتشكل والنمو حول هذه النجوم مقارنة بمناطق تكوين النجوم القريبة في مجرتنا.”
ملاحظات جيمس ويب
رصد تلسكوب جيمس ويب الفضائي أطياف النجوم (قياس لأطوال موجية مختلفة للضوء) للنجوم في العنقود المتكون للنجوم والذي يسمى NGC 346. الظروف في هذا العنقود مشابهة لتلك التي كانت موجودة في الكون المبكر، مع وجود الكثير من العناصر الخفيفة مثل الهيدروجين والهيليوم و ندرة نسبية في العناصر المعدنية وغيرها من العناصر الثقيلة. الكتلة موجودة في سحابة ماجلان الصغيرة، مجرة تبعد 199000 سنة ضوئية عن الأرض.
وكشفت الموجات الضوئية والكهرومغناطيسية الصادرة عن هذه النجوم والمناطق المحيطة بها أنها تحتوي على أقراص كوكبية طويلة الأمد. هناك طريقتان يمكن أن ينجح فيهما هذا الأمر، وفقًا لمارشي وزملائه.
الأول هو أن النجوم المكونة من عناصر خفيفة لا تستضيف الكثير من العناصر التي تخضع للتحلل الإشعاعي، فهذه العناصر المشعة كلها أثقل. ويعني هذا النقص في الإشعاع أن النجم لديه قدرة أقل على دفع القرص الكوكبي بعيدًا، لذلك قد يستمر لفترة أطول بكثير من القرص الذي يدور حول نجم يحتوي على عناصر أكثر ثقلاً.
الاحتمال الآخر هو أن النجم الذي يتكون من عناصر خفيفة فقط يجب أن يتشكل من سحابة كبيرة جدًا من الغبار والغاز. ستترك سحابة الغبار الكبيرة جدًا خلفها أيضًا قرصًا ضخمًا حول النجم الوليد، وقد يستغرق هذا القرص الضخم وقتًا طويلاً جدًا ليتطاير، حتى لو كانت النجوم ذات العناصر الخفيفة تصدر نفس القدر من الإشعاع الذي تصدره النجوم ذات العناصر الأثقل.
“هذا له آثار على كيفية تكوين الكوكب، ونوع بنية النظام التي يمكن أن تكون لديك في هذه البيئات المختلفة،” مؤلف مشارك في الدراسة ايلينا سابىوقال كبير العلماء في مرصد جيميني في NOIRLab التابع لمؤسسة العلوم الوطنية في توكسون، في البيان. “هذا مثير للغاية.”
