علماء الفلك يكتشفون مجموعتين من المذنبات الداكنة الغريبة في نظامنا الشمسي

رصد علماء الفلك سبعة أمثلة جديدة لظاهرة كونية تُعرف باسم المذنبات المظلمة يمكن أن تساعد العلماء في تحديد ما إذا كانت الأجرام السماوية قد ساعدت في إيصال عناصر حيوية مثل الماء إلى الأرض في وقت مبكر من تاريخ الكوكب.

يضاعف هذا الاكتشاف العدد المعروف من هذه الأجرام السماوية الغامضة عبر نظامنا الشمسي والتي تشبه الكويكبات ولكنها تنطلق في الفضاء مثل المذنبات، وإن كانت بدون "الذيل" الذي تشتهر به المذنبات.

كما يُظهر البحث الجديد، الذي نُشر في 9 ديسمبر في مجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم، أن هناك مجموعتين متميزتين من هذه الأجرام.

وقد ساعد الكشف عن المزيد من المذنبات المظلمة علماء الفلك على إدراك أن هذه الأجسام ليست نادرة كما كان يُعتقد سابقاً.

قال المؤلف الرئيسي للدراسة داريل سيليغمان، وهو زميل ما بعد الدكتوراه في الفيزياء وعلم الفلك في جامعة ولاية ميشيغان في إيست لانسينغ، في بيان: "أحد أهم الأسباب التي تجعلنا ندرس الأجسام الصغيرة، مثل الكويكبات والمذنبات، هو أنها تخبرنا عن كيفية انتقال المواد حول النظام الشمسي".

"إن المذنبات المظلمة هي فئة جديدة من الأجسام القريبة من الأرض التي قد تحتوي على الماء، لذا فهي مصدر محتمل جديد لإيصال المواد إلى الأرض والتي كانت ضرورية لتطور الحياة. وكلما استطعنا معرفة المزيد عنها، كلما استطعنا فهم دورها في نشأة كوكبنا بشكل أفضل."

كشف زائر بين النجوم

لاحظ علماء الفلك الذين كانوا يدرسون ما كانوا يعتقدون أنه كويكب يُدعى 2003 RM قبل عقدين من الزمن، أن الجسم قد تحول قليلاً عن مداره المتوقع.

ولا يمكن تفسير هذه الحركة بالتسارع المعتاد للكويكبات، مثل تأثير ياركوفسكي، حيث تمتص الصخور الفضائية الحرارة من الشمس ثم تبعثها على شكل أشعة تحت حمراء، مما قد يسبب قدراً ضئيلاً من الدفع للكويكب.

وبدلاً من ذلك، كان 2003 RM يتحرك مثل المذنب. تتسبب الشمس في تحول مواد مثل الجليد الموجود داخل المذنبات مباشرة إلى غاز من خلال عملية تسمى التسامي. هذا التبخر يمد المذنبات بالدفع. ويتضح هذا الدفع من خلال الذيل الذي يظهر خلف المذنبات والذي يتكون من المادة المتبخرة.

"لكن مهما حاولنا، لم نتمكن من العثور على أي علامات لذيل المذنب. لقد بدا مثل أي كويكب آخر - مجرد نقطة ضوئية دقيقة. لذا، ولفترة قصيرة، كان لدينا هذا الجرم السماوي الغريب الذي لم نتمكن من فهمه بالكامل"، كما قال المؤلف المشارك في الدراسة دافيد فارنوكشيا، وهو مهندس ملاحة في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في باسادينا بكاليفورنيا، في بيان. "هذا لغز محير يتحدى الطريقة التي لطالما صنفنا بها الأجسام إما ككويكبات أو مذنبات."

بعد ذلك، رصد علماء الفلك "أومواموا" في عام 2017. وكان أول جرم مرصود في نظامنا الشمسي ينشأ خارج نظامنا الشمسي.

رصد العلماء أومواموا لفترة وجيزة بالتلسكوبات قبل أن يكمل الزائر بين النجوم مروره السريع عبر نظامنا الشمسي، مما أشعل العديد من الفرضيات حول طبيعته الحقيقية على طول الطريق، بما في ذلك احتمال أن يكون مسبارًا فضائيًا.

أظهرت مشاهدات التلسكوب أن أومواموا بدا وكأنه نقطة ضوئية واحدة، على غرار الكويكب، لكن مساره تحول كما لو كان يتساقط منه مادة، مثل المذنب، مما جعل من الصعب تحديد ما إذا كان أي منهما جسماً.

"قال فارنوكيا: " كان أومواموا مفاجئًا من عدة نواحٍ. "إن حقيقة أن أول جسم اكتشفناه من الفضاء بين النجوم أظهر سلوكيات مماثلة ل 2003 RM جعل 2003 RM أكثر إثارة للاهتمام."

نشر كل من فارنوكشيا وسيليغمان بحثاً في عام 2023 وصف ما مجموعه سبعة أجسام تم رصدها في نظامنا الشمسي ذات سمات غير عادية مشابهة لأومواموا والتي طمس الخط الفاصل بين الكويكبات والمذنبات. أطلق العلماء على هذه الفئة الجديدة من الأجسام اسم المذنبات المظلمة.

والآن، مع اكتشاف سبعة مذنبات مظلمة أخرى، تمكّن الباحثون من تمييز الاختلافات بين مجموعاتها.

قال سيليغمان: "كان لدينا عدد كبير بما فيه الكفاية من المذنبات المظلمة بحيث يمكننا البدء في التساؤل عما إذا كان هناك أي شيء يمكن أن يميزها". "من خلال تحليل الانعكاسية والمدارات، وجدنا أن نظامنا الشمسي يحتوي على نوعين مختلفين من المذنبات المظلمة."

يمكن العثور على المذنبات المظلمة الداخلية ضمن النظام الشمسي الداخلي، الذي يشمل كواكب الأرض والزهرة والمريخ وعطارد، وتتحرك في مدارات دائرية تقريباً حول الشمس. هذه الأجرام السماوية ضئيلة الحجم، حيث يصل عرضها إلى عشرات الأمتار فقط، وربما تكون قد نشأت من حزام الكويكبات الرئيسي، الواقع بين مداري المريخ والمشتري.

في حين أن المذنبات الخارجية المظلمة، التي ربما تكون قد أتت من المناطق الخارجية لنظامنا الشمسي بالقرب من المشتري وما بعده، لها مدارات بيضاوية الشكل بشكل واضح ويمكن أن تمتد لمئات الأمتار أو أكثر.

التحقيق في أصول الماء

والآن بعد أن عثر علماء الفلك على مجموعات من المذنبات المظلمة، فإنهم يريدون تحديد ما إذا كانت هذه الأجسام تحتوي على الجليد، وما وراء تسارعها ومن أين أتت.

يمكن أن يؤدي اكتساب فهم أفضل للمذنبات المظلمة إلى إلقاء الضوء على ما إذا كانت هذه الأجسام قد ساهمت في التطور المبكر للأرض من خلال اصطدامها بها أثناء تشكل الكوكب.

"يقول سيليغمان: "ما قد لا يفكر فيه الكثير من الناس بشكل منتظم هو أن النظام الشمسي مكان فوضوي. "نحن لا نعرف من أين أتت الأشياء، ولكن مع وجود 14 مذنبا مظلما نعرفها الآن تدور في مدارات داخل نظامنا الشمسي، هناك فرص سانحة في السنوات القليلة القادمة لجمع المزيد من البيانات ونأمل أن نتمكن من الكشف عن إجابات حول تشكل كوكبنا."

أشارت أبحاث سابقة إلى أن ما يصل إلى 60% من الأجسام القريبة من الأرض قد تكون مذنبات مظلمة.

وفي حين أن الكويكبات تخلو من الجليد لأنها تدور في مدارات أقرب إلى الشمس، فإن المذنبات هي أجسام جليدية تشبه مكعبات الثلج المتسخة ذات المدارات البعيدة، كما قال أستر تايلور، المؤلف المشارك في الدراسة الجديدة والمؤلف الرئيسي لدراسة نُشرت على الإنترنت في مجلة إيكاروس في يوليو حول المذنبات المظلمة. تايلور طالب دكتوراه في علم الفلك في جامعة ميشيغان.

لكن المذنبات المظلمة التي هي أجسام قريبة من الأرض يمكن العثور عليها في حزام الكويكبات الرئيسي، بين مداري المريخ والمشتري، وقد تحتوي على جليد. وإذا كان الجليد شائعاً على الأجسام الصغيرة مثل المذنبات المظلمة في البيئة القريبة من الأرض، فربما كانت مسؤولة عن جلب الماء إلى الأرض.

وقال تايلور إن علماء الفلك يحاولون أيضاً تحديد سبب صغر حجم المذنبات المظلمة ودورانها بسرعة كبيرة.

"قال تايلور: "من المحتمل جداً أن يكون النشاط على أجسام الحزام الرئيسي الداخلي قد تم تشغيله عن طريق نوع من التغيير الفيزيائي، مثل تدمير الجسم، وهو ما يقترحه صغر حجم المذنبات المظلمة الداخلية ومعدلات دورانها السريعة. "ومع ذلك، هذه كلها فرضيات، وعلى الرغم من أنها تتفق مع جميع بياناتنا، إلا أن هناك حاجة إلى مزيد من العمل لتأكيد أو تزوير هذه الأفكار."

لحسن الحظ، من المتوقع أن تلتقي المركبة الفضائية هايابوسا 2 التابعة لوكالة استكشاف الفضاء اليابانية هايابوسا 2 بأحد المذنبات المظلمة، 1998 KY26، في عام 2031 كجزء من مهمتها الموسعة] (https://global.jaxa.jp/projects/sas/hayabusa2/)، والتي يمكن أن تكشف المزيد من الخصائص الفريدة لهذه الأجرام السماوية غير المألوفة، كما قال تايلور.