علماء فلك يتتبعون ولادة "أرض فائقة"

تصوّرٌ فنيٌّ لنجمٍ شابٍ محاطٍ بقرصٍ كوكبيٍ أولي حيث تتشكّل الكواكب (وتظهر هنا دون الاعتماد على مقياس للرسم)\nيقدم نموذجٌ جديد في نشوء النظم الكوكبية الشابة حلًا جديدًا للغزٍ حيّر علماء الفلك منذ أن كشفت تقنيات الاسكتشاف الجديدة وبعثات صيد الكواكب مثل تلسكوب الفضاء كبلر Kepler space telescope التابع لوكالة ناسا، عن آلاف الكواكب التي تدور حول نجومٍ أخرى. ففي حين تقع أغلبية هذه الكواكب الخارجية ضمن فئة تسمّى الأجسام الأرضية الفائقة super-Earth، وهي أجسامٌ لها كتلٌ تقع بين كتلة الأرض وكتلة نبتون، كان يُعتقد أن معظم السمات المرصودة في النظم الكوكبية الوليدة تستدعي وجود كواكبٍ أكبر كتلةً، كتلةٌ مماثلةٌ لكوكب المشتري أو بحيث يبدو قزمًا أمامها، وهو العملاق الغازي في نظامنا الشمسي .\nوبعبارةٍ أخرى، فإن السمات المرصودة لكثيرٍ من النظم الكوكبية في المراحل الأولى من تشكّلها لا تبدو أنها تتطابق مع نوع الكواكب الخارجية التي تشكّل الجزء الأكبر من مجموع الكواكب في مجرّتنا.\nيقول روبينغ دونغ Ruobing Dong، زميل ما بعد الدكتوراه في برنامج زمالة بارت جي. بوك في مرصد ستيوارد التابع لجامعة أريزونا والمؤلف الرئيسي للدراسة، التي نشرت في مجلة Astrophysical Journal: "نقترح سيناريو كان من المستحيل التفكير به في السابق، فكيف يمكن لأرضٍ عملاقةٍ حفر فجواتٍ متعددة في الأقراص الكوكبية". ويضيف: "هذه هي المرة الأولى، التي يمكننا فيها التوفيق بين مزايا القرص الغامض التي نرصدها وعدد الكواكب الأكثر شيوعًا في الموجودة في مجرّتنا".\nووفقًا لدونغ ما تزال كيفية تشكّل الكواكب، سؤالًا مفتوحًا مع عددٍ من المشاكل العالقة. ويفسّر ذلك قائلًا: "اكتشف كبلر آلاف الكواكب، إلا أنها جميعًا كانت معمّرةً جدًا، وتدور حول نجومٍ يصل عمرها إلى بضعة ملياراتٍ من السنين، كشمسنا، إذ يمكننا القول أننا نرصد فئة كبار السن في مجرتنا، لكننا لا نعرف شيئًا عن كيفية ولادتهم".\nوللعثور على الأجوبة، يتجه علماء الفلك إلى الأماكن التي تتشكّل فيها الكواكب الجديدة حاليًا، أي أقراص الكواكب الأولية، بمعنىً آخر، الأخوة الأصغر لنظامنا الشمسي.\nويتكون مرصد ألما من مجموعة هوائيات راديو بقطرٍ يتراوح بين 7 و 12 مترًا وسيصل عددها إلى 66 لدى الانتهاء من تجميعها. وقد كشفت صور نجمي هل تاو HL Tau و تو هيدرا TW Hydra، التي تم الحصول عليهما في عامي 2014 و 2016، على التوالي، عن أدق التفاصيل حتى الآن في أيِّ قرصٍ كوكبيٍّ أوليٍّ، وتُظهر أيضًا بعض السمات التي يصعب، إن لم يكن من المستحيل، شرحها بالنماذج الحالية لتشكّل الكواكب وفقًا لدونغ.\nفكما يوضّح دونغ: "من بين الفجوات في نجمي هل تاو و تو هيا الذَين اكتشفهما مرصد ألما، يظهر زوجان منها بشكلٍ ضيقٍ وقريبان للغاية من بعضها البعض. إذ تنص النظرية التقليدية، على صعوبة فتح الكوكب مثل هذه الفجوات في القرص، حيث لا يمكن لها أن تكون أبدًا بهذا الضيق والقرب من بعضها البعض لأسبابٍ فيزيائيةٍ تتعلق بالأمر".\nوفي حالة نجمي تل تاو و تو هيا، سيحتج المرء على دوران كوكبين يتداخل مداراهما ببعضهما البعض بشكلٍ قريبٍ، وهذا السيناريو لن يكون مستقرًا على مرّ الزمن، وبالتالي فمن غير المرجح حدوثه.\nوفي حين أن النماذج السابقة قد تمكّنت من تفسير وجود الفجوات الكبيرة والمفردة والتي يُعتقَد أن وجودها يدلّ على إزالة الكواكب للأنقاض والغبار في طريقها، إلا أنها فشلت في تفسير السمات الأكثر تعقيدًا التي كشفت عنها عمليات رصد ألما.\nونتيجةً للنموذج الذي أُنْشئ من قبل دونغ والمؤلفين المشاركين، نتج ما يدعوه الفريق بعمليات الرصد الاصطناعية synthetic observations، وهي محاكاةٌ تبدو تمامًا مماثلةً لمشاهدات مرصد ألما في السماء، إذ أنجز فريق دونغ هذا عن طريق تعديل المعاملات المدخلة في محاكاة القرص الكوكبيّ الأوليّ المطوَّر تدريجًا، مثل افتراض اللزوجة المنخفضة وإضافة الغبار إلى المزيج. واستندت معظم عمليات المحاكاة السابقة على ارتفاع لزوجة القرص وأُخذت بعين الاعتبار فقط من أجل المكون الغازيّ للقرص.