اكتشف تلسكوب ويب دخانًا من المذنبات الخارجية المدمرة

اكتشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي، لأول مرة، بشكل مباشر تألق الأشعة فوق البنفسجية من أول أكسيد الكربون داخل قرص من الحطام حول نجم آخر. تتعلق هذه الملاحظة بنظام HD 131488، وتشير، وفقًا للمؤلفين، إلى حدوث تصادمات واسعة النطاق بين المذنبات الخارجية، وهي أجسام جليدية تشبه المذنبات الموجودة في النظام الشمسي. يتم نشر نتائج المراقبة على خادم الطباعة المسبقة arXiv.

HD 131488 هو نجم شاب 15 مليون سنة. وهو نجم من الفئة الطيفية المبكرة A، وهو أكثر سخونة وأكثر كتلة من الشمس، ويقع تقريبًا 500 سنة ضوئية من الأرض في كوكبة القنطور. تمت دراسة قرص الحطام الخاص به لعدة سنوات، لكن قدرات تلسكوب جيمس ويب الفضائي هي التي مكنت من فحص ما يحدث بالقرب من النجم.

ماذا رأى التلسكوب بالضبط؟

في السابق، اكتشف مقياس التداخل الراديوي ALMA احتياطيات هائلة من غاز ثاني أكسيد الكربون البارد والغبار حول HD 131488 على مسافة 30-100 وحدة فلكية من النجم (حوالي 149 مليون كيلومتر). أشارت الملاحظات الإضافية بالأشعة تحت الحمراء والبصرية بشكل غير مباشر إلى وجود مادة ساخنة في المنطقة الداخلية.

وقد ملأ تلسكوب جيمس ويب الفضائي هذه الفجوة. وفي أقل من ساعة من المراقبة في فبراير 2023، اكتشف التلسكوب كمية صغيرة من غاز ثاني أكسيد الكربون الدافئ على مسافة 0.5 إلى 10 وحدات فلكية. وتبين أن كتلتها صغيرة جدًا – حوالي مائة ألف من كتلة الغاز البارد الموجود في القرص الخارجي، ولكن تبين أن الخصائص الفيزيائية لهذا الغاز غير عادية.

أظهر التحليل تناقضًا حادًا بين درجات الحرارة الدورانية والاهتزازية لجزيئات ثاني أكسيد الكربون. تبلغ درجة حرارة الدوران، التي تعكس الحركة الحرارية الإجمالية، حوالي 450 كلفن (كلفن) وتنخفض إلى 150 كلفن بعيدًا عن النجم. تصل درجة حرارة الاهتزاز إلى حوالي 8800 كلفن وتتوافق مع الإثارة بالأشعة فوق البنفسجية.

في الظروف العادية، تتزامن درجات الحرارة هذه لأن الاصطدامات بين الجزيئات تعادل الطاقة بسرعة. هذا لا يحدث هنا. تتصرف الجزيئات كما لو كانت باردة ومسخنة جدًا في نفس الوقت، وهو ما يفسر تألقها الساطع. ببساطة، يتوهج الغاز ليس لأنه ساخن، ولكن لأنه “مضاء” باستمرار بواسطة نجم.

دليل على أصل المذنبات

لكي يظهر طيف ثاني أكسيد الكربون المرصود، من الضروري حدوث اصطدامات مع جزيئات أخرى، مما يؤدي إلى إزالة بعض الطاقة. نظر العلماء إلى خيارين – الهيدروجين الجزيئي وبخار الماء. تبين أن الهيدروجين غير محتمل في حين أن بخار الماء المنطلق عند تفكك المذنبات يتوافق جيدًا مع البيانات.

وكانت الحجة الإضافية هي النسبة المرتفعة بشكل غير عادي من الكربون 12 إلى الكربون 13. ويشير إلى وجود غبار يحمي الإشعاع ويدعم سيناريو التجديد المستمر للغاز بسبب تفكك المذنبات الخارجية.

ماذا يعني هذا بالنسبة لتكوين الكوكب؟

تدعم نتائج الدراسة فكرة أن الأقراص الغنية بثاني أكسيد الكربون حول النجوم، مثل HD 131488، ليست مجرد بقايا مادة بدائية تركت بعد ولادة النجم. وبدلا من ذلك، يتم تجديد محتوياتها الغازية باستمرار عن طريق تدمير المذنبات التي تصطدم وتتفكك بالقرب من النجم.

هذا الاكتشاف له آثار مهمة لفهم تكوين الكوكب. يحتوي الجزء الداخلي من القرص على كميات كبيرة من الكربون والأكسجين، ولكن يحتوي على كمية قليلة بشكل ملحوظ من الهيدروجين، المكون الرئيسي للكواكب الغازية العملاقة. إذا تشكل كوكب في مثل هذه المنطقة، فسوف يتكون بشكل أساسي من عناصر “ثقيلة”، مما يجعله مختلفًا بشكل كبير عن عمالقة الغاز مثل كوكب المشتري أو زحل. يمكن أن يكون لمثل هذه الكواكب بنية صخرية صلبة أو كثيفة تحتوي على نسبة عالية من المعادن والعناصر الأخرى المهمة لتكوين الغلاف الجوي والكيمياء الجيولوجية.

اكتشاف تريليونات من المذنبات وشظاياها في أنظمة الكواكب الغريبة