كوكب يتصرف كالنجم ينمو بشكل غير مسبوق

لاحظ علماء الفلك كوكبًا يتصرف في بعض النواحي مثل النجم بما في ذلك طفرة نمو هائلة لم يسبق أن شهدناها في كوكب طليق.

يُطلق على الكوكب المارق الذي لا يدور حول أي نجم اسم تشا 1107-7626، ويقع خارج نظامنا الشمسي، على بعد 620 سنة ضوئية من الأرض في كوكبة شاميليون. السنة الضوئية الواحدة، أو المسافة التي يقطعها الضوء، تساوي 5.88 تريليون ميل (9.46 تريليون كيلومتر).

تبلغ كتلة الكوكب خمسة إلى 10 أضعاف كتلة المشتري، أكبر كواكب مجموعتنا الشمسية. ويزداد حجمه في كل ثانية، وفقًا لبحث جديد نُشر يوم الخميس في The Astrophysical Journal Letters.

قال ألكس شولز، وهو عالم فلك في جامعة سانت أندروز في اسكتلندا، "إن عمر الكوكب 1107-7626 الذي يُقدر بمليون إلى مليوني سنة، لا يزال في طور التكوين". "قد يبدو هذا الكوكب قديماً، لكن من الناحية الفلكية، لا يزال هذا الكوكب في مهده. وعلى النقيض من ذلك، يبلغ عمر الكواكب في نظامنا الشمسي حوالي 4.5 مليار سنة".

يحيط بالكوكب تشا 1107-7626 قرص من الغاز والغبار، الذي يتساقط باستمرار على الكوكب ويتراكم خلال عملية يسميها علماء الفلك بالتراكم. لكن المعدل الذي ينمو به الكوكب اليافع يختلف، كما قال معدو الدراسة.

وقد أظهرت عمليات الرصد بواسطة التلسكوب الكبير جداً التابع للمرصد الجنوبي الأوروبي في صحراء أتاكاما في تشيلي، إلى جانب مشاهدات المتابعة التي أجراها تلسكوب جيمس ويب الفضائي، أن الكوكب يضيف مواد أسرع بنحو ثمانية أضعاف ما كان عليه قبل بضعة أشهر ويلتهم الغاز والغبار بمعدل قياسي يبلغ 6.6 مليار طن (6 مليارات طن متري) في الثانية.

وقال مؤلف الدراسة الرئيسي، فيكتور ألميندروس-أباد، عالم الفلك في مرصد باليرمو الفلكي التابع للمعهد الوطني للفيزياء الفلكية في إيطاليا، إن هذا النشاط غير العادي هو أقوى معدل نمو تم تسجيله لكوكب من أي نوع، وهو يلقي الضوء على التكوين الصاخب للكواكب وتطورها.

وقال كبير المؤلفين المشاركين في الدراسة راي جاياواردهانا، عميد وأستاذ الفيزياء وعلم الفلك في جامعة جونز هوبكنز، في بيان: "لقد التقطنا هذا الكوكب المارق حديث الولادة وهو يلتهم الأشياء بوتيرة غاضبة".

وأضاف: "من خلال مراقبة سلوكه على مدى الأشهر القليلة الماضية، باستخدام اثنين من أقوى التلسكوبات على الأرض وفي الفضاء، التقطنا لمحة نادرة عن مرحلة الطفولة لأجسام معزولة ليست أضخم بكثير من المشتري. ويبدو أن طفولتها أكثر اضطراباً مما كنا نتصور."

انفجار غير مسبوق من النمو

اكتشف علماء الفلك لأول مرة الكوكب تشا 1107-7626 في عام 2008، ومنذ ذلك الحين، راقبوه بواسطة تلسكوبات مختلفة لمعرفة المزيد عن كيفية تطور الكوكب الوليد، وكذلك لدراسة محيطه.

رصد الفريق البحثي الكوكب باستخدام التلسكوب Webb في عام 2024، حيث قام برصد واضح للقرص المحيط به. بعد ذلك، قام الباحثون بدراسته باستخدام مقياس الطيف X-shooter على التلسكوب الكبير جداً، والذي يمكنه التقاط أطوال موجية مختلفة من الضوء المنبعث من جسم ما تتراوح بين الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء القريبة.

ورصدت الملاحظات حدثاً محيراً حيث انتقل الكوكب من معدل تراكم ثابت في شهري أبريل ومايو إلى انفجار في النمو بين يونيو وأغسطس.

قال شولز: "لقد توقعت تماماً أن هذا حدث قصير الأمد، لأن هذه الأحداث أكثر شيوعاً". "عندما استمر الانفجار خلال شهري يوليو وأغسطس، ذهلت تمامًا."

كما أظهرت ملاحظات المتابعة التي أجريت باستخدام تلسكوب ويب أن كيمياء القرص قد تغيرت. فبخار الماء الذي كان موجوداً أثناء طفرة النمو، لم يكن موجوداً في القرص من قبل. وقال شولز إن ويب هو التلسكوب الوحيد القادر على التقاط مثل هذه التغيرات التفصيلية في البيئة لمثل هذا الجسم الخافت. قبل هذا البحث، لم يسبق لعلماء الفلك أن شاهدوا تغيراً كيميائياً في كيمياء القرص حول نجم، ولكن ليس حول كوكب.

أظهرت المقارنة بين الملاحظات من قبل وأثناء الحدث أن النشاط المغناطيسي يبدو أنه المحرك الرئيسي وراء كمية الغاز والغبار المتساقط على الكوكب وهي ظاهرة ترتبط عادةً بالنجوم أثناء نموها.

لكن الملاحظات الجديدة تشير إلى أن الأجسام ذات الكتلة الأقل بكثير من كتلة النجوم كتلة العالم المارق أقل من 1% من كتلة شمسنا يمكن أن يكون لها مجالات مغناطيسية قوية قادرة على دفع نمو الجسم، وفقاً لمؤلفي الدراسة.

{{MEDIA}}

كوكب يعمل كنجم

لا يزال أصل الكواكب المارقة غامضاً. فمن الممكن أن تكون كواكب تُطرد من مدارها حول النجوم بسبب تأثير جاذبية الأجسام الأخرى. أو ربما هي أجسام ذات كتلة منخفضة تصادف أنها تتشكل مثل النجوم. بالنسبة لـ Cha 1107-7626، قال علماء الفلك أنهم يعتقدون أنها الأخيرة.

وقال شولز: "من المرجح أن هذا الجسم تشكل على الأرجح بطريقة مشابهة للنجوم من انهيار وتفتت سحابة جزيئية".

السحابة الجزيئية هي سحابة ضخمة وباردة من الغاز والغبار يمكن أن تمتد لمئات السنين الضوئية، وفقًا لـ ناسا.

وقال جاياواردهانا في بيان: "لقد أدهشنا مدى تشابه طفولة الأجسام ذات الكتلة الكوكبية العائمة الحرة مع النجوم مثل الشمس". "تؤكد النتائج الجديدة التي توصلنا إليها على هذا التشابه، وتشير إلى أن بعض الأجسام المماثلة للكواكب العملاقة تتشكل بالطريقة التي تتشكل بها النجوم، من سحب متقلصة من الغاز والغبار مصحوبة بأقراص خاصة بها، وتمر بحلقات نمو مثل النجوم حديثة الولادة."

عند مقارنة البيانات الجديدة مع المعلومات الأرشيفية، لاحظ الفريق أن الكوكب شهد أيضاً حدثاً ذا معدل نمو مرتفع تم رصده في عام 2016، مما يشير إلى فكرة أنه قد يمر بنوبات نمو متكررة. والآن، يريد الفريق التحقيق في مدة استمرار هذه الطفرات وعدد مرات حدوثها.

وقال شولز: "من خلال ذلك يمكننا معرفة مدى مساهمتها الفعلية في النمو، أو ما الذي يؤدي إلى حدوث اندفاعات تراكمية قوية". "إن حقيقة أننا نرى انفجارات تصاعدية عبر هذا النطاق الواسع من الأجسام يجب أن تخبرنا بشيء ما لسنا متأكدين بعد ما هو."

قال الدكتور جاكو فان لون، وهو أستاذ مشارك في الفيزياء الفلكية ومدير مرصد كيلي في جامعة كيلي في إنجلترا، إن رؤية السلوك المرتبط عادةً بتكوين النجوم في كوكب صغير معزول أمر مهم. لم يشارك في البحث الجديد لكنه أشار إلى أن ثروة التفاصيل المرصودة كشفت عن كيمياء جزيئية غنية داخل القرص حول الكوكب.

وقال فان لون: "قد يوضح المزيد من الأبحاث إلى أي مدى يختلف هذا عن الأقراص حول النجوم المتكونة، لكن فضولي يركز على ما قد يكون عليه تكوين الأقمار المحتملة لهذا الكوكب الضخم التي قد تتشكل أيضاً في هذه المادة". "يمكن للمرء أن يفكر فقط في قمر زحل تيتان، الذي يتميز بغلاف جوي وطقس، لتخيل كيف يمكن أن يكون هذا القمر وما إذا كان يمكن أن يستضيف حياة في نهاية المطاف."

{{MEDIA}}

وقالت الدكتورة نوريا ميريت رويج، الأستاذة المساعدة في قسم فيزياء الكم والفيزياء الفلكية في جامعة برشلونة في إسبانيا، إن الدراسة تمثل أيضًا خطوة جديدة مهمة في فهم عملية تراكم الكواكب المارقة. لم تشارك رويج أيضًا في الدراسة الجديدة.

قالت رويج: "لتعميق فهمنا لأصل هذه الأجرام السماوية الغريبة"، "من الضروري استكمال هذا النوع من العمل بدراسات حول وفرتها وتكوين الغلاف الجوي ووجود وخصائص الأقراص المحيطة بها ورفاقها."

الكواكب المارقة خافتة بشكل لا يصدق، مما يجعل من الصعب اكتشافها. لكن التلسكوبات الجديدة، مثل مرصد فيرا سي روبن، والتلسكوب الكبير للغاية القادم في تشيلي، وتلسكوب الفضاء نانسي جريس رومان المقرر إطلاقه في عام 2027، يمكن أن تغير الطريقة التي يدرس بها علماء الفلك هذه العوالم الهائمة ومدى شبهها بالنجوم.

وقال ألميندروس-أباد: "سيكون تلسكوب ELT قويًا بما يكفي ليس فقط لدراسة هذه الكواكب الخافتة العائمة الحرة بمزيد من التفصيل، ولكن على سبيل المثال سيكون من الممكن أيضًا البحث عن الرفاق القريبين الذين قد يكونون مسؤولين عن إطلاق مثل هذه الانفجارات".

وأضاف: "(روبن) سوف يلتقط هذه الانفجارات النادرة عبر كامل مجموعة الأجسام المعروفة ذات الكتلة الكوكبية الصغيرة، مما يعطينا لأول مرة صورة إحصائية عن عدد مرات حدوثها ومدة استمرارها."