لعقود ، كانت النظرة الأكثر قبولًا على نطاق واسع لكيفية تشكيل نظامنا الشمسي هي الفرضية السديمية. وفقًا لهذه النظرية ، تشكلت الشمس والكواكب وجميع الأجسام الأخرى في النظام الشمسي من مواد غامضة منذ مليارات السنين. شهد هذا الغبار انهيارًا جاذبيًا في المركز ، مكونًا شمسنا ، بينما شكلت بقية المادة حلقة حطام محيطية تجمعت لتشكل الكواكب.
بفضل تطوير التلسكوبات الحديثة ، تمكن الفلكيون من استكشاف أنظمة النجوم الأخرى لاختبار هذه الفرضية. لسوء الحظ ، في معظم الحالات ، كان الفلكيون قادرين فقط على مراقبة حلقات الحطام حول النجوم مع تلميحات حول الكواكب في التكوين. في الآونة الأخيرة فقط تمكن فريق من علماء الفلك الأوروبيين من التقاط صورة لكوكب حديث الولادة ، مما يدل على أن حلقات الحطام هي بالفعل مسقط رأس الكواكب.
ظهر بحث الفريق في ورقتين تم نشرهما مؤخرًا الفلك والفيزياء الفلكية ، بعنوان "اكتشاف رفيق كتلة كوكبية داخل فجوة القرص الانتقالي حول PDS 70" و "التوصيف المداري والجوي للكوكب ضمن فجوة القرص الانتقالي PDS 70". تضمن الفريق وراء كلتا الدراستين عضوًا من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك (MPIA) بالإضافة إلى العديد من المراصد والجامعات.
من أجل دراستهم ، اختارت الفرق PDS 70b ، وهو كوكب تم اكتشافه على مسافة 22 وحدة فلكية (AUs) من نجمه المضيف ، ويعتقد أنه جسم تم تشكيله حديثًا. في الدراسة الأولى - التي قادتها ميريام كيبلر من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك - أوضح الفريق كيف درسوا قرص الكواكب الأولية حول النجم PDS 70.
PDS 70 هو نجم T Tauri منخفض الكتلة يقع في كوكبة Centaurus ، على بعد حوالي 370 سنة ضوئية من الأرض. أجريت هذه الدراسة باستخدام صور أرشيفية في النطاق القريب من الأشعة تحت الحمراء التي تم التقاطها بواسطة أداة أداة البحث عن كوكب خارج المجموعة الشمسية عالية التباين الطيفي (SPHERE) على تلسكوب ESO الكبير جدًا (VLT) والتصوير التاجي القريب من الأشعة تحت الحمراء على تلسكوب Gemini South. .
باستخدام هذه الأدوات ، قام الفريق بأول اكتشاف قوي لكوكب صغير (PDS 70b) يدور في فجوة في قرص كوكبنا الأولي ، ويقع على بعد حوالي ثلاثة مليارات كيلومتر (1.86 مليار ميل) من نجمه المركزي - تقريبًا نفس المسافة بين أورانوس والشمس. في الدراسة الثانية ، بقيادة أندريه مولر (أيضًا من MPIA) ، يصف الفريق كيفية استخدامهم لأداة SPHERE لقياس سطوع الكوكب عند أطوال موجية مختلفة.
من هذا ، تمكنوا من تحديد أن PDS 70b هو عملاق غاز يحتوي على حوالي تسع كتل المشتري ودرجة حرارة سطح حوالي 1000 درجة مئوية (1832 درجة فهرنهايت) ، مما يجعلها خاصة "المشتري الفائق الساخن". يجب أن يكون الكوكب أصغر من نجمه المضيف ، وربما لا يزال ينمو. كما أشارت البيانات إلى أن الكوكب محاط بالسحب التي تغير الإشعاع المنبعث من قلب الكواكب وجوها.
بفضل الأدوات المتقدمة المستخدمة ، تمكن الفريق أيضًا من الحصول على صورة للكوكب ونظامه. كما ترون من الصورة (المنشورة في الأعلى) والفيديو أدناه ، فإن الكوكب مرئي كنقطة ساطعة على يمين المركز الأسود المسود للصورة. هذه المنطقة المظلمة ترجع إلى كورنوجراف ، الذي يمنع الضوء من النجم حتى يتمكن الفريق من اكتشاف الرفيق الأكثر خفوتًا.
كما أوضحت ميريام كيبلر ، طالبة ما بعد الدكتوراه في MPIA ، في بيان صحفي حديث لـ ESO:
"هذه الأقراص حول النجوم الصغيرة هي مسقط رأس الكواكب ، ولكن حتى الآن لم تكتشف سوى عدد قليل من الملاحظات تلميحات عن الكواكب الصغيرة فيها. تكمن المشكلة في أنه حتى الآن ، كان من الممكن أن يكون معظم هؤلاء المرشحين للكوكب ميزات في القرص ".
بالإضافة إلى اكتشاف الكوكب الصغير ، لاحظت فرق البحث أيضًا أنها نحتت القرص الكواكب الأولي الذي يدور حول النجم. بشكل أساسي ، تتبع مدار الكوكب حفرة عملاقة في وسط القرص بعد تراكم المواد منه. وهذا يعني أن PDS 70 b لا يزال موجودًا بالقرب من مكان ولادته ، ومن المحتمل أن يستمر تراكم المواد وسيستمر في النمو والتغير.
على مدى عقود ، كان الفلكيون على دراية بهذه الفجوات في القرص الكواكب الأولية وتكهنوا بأنها ناتجة عن كوكب. الآن ، لديهم أخيرا الدليل لدعم هذه النظرية. كما أوضح أندريه مولر:
“تعطينا نتائج كيبلر نافذة جديدة على المراحل المبكرة المعقدة وغير المفهومة لتطور الكواكب. نحن بحاجة إلى مراقبة كوكب في قرص نجم صغير لفهم العمليات الكامنة وراء تكوين الكوكب.“
ستكون هذه الدراسات بمثابة نعمة لعلماء الفلك ، خاصة عندما يتعلق الأمر بالنماذج النظرية لتكوين الكوكب وتطوره. من خلال تحديد الخصائص الجوية والفيزيائية للكوكب ، تمكن الفلكيون من اختبار الجوانب الرئيسية للفرضية السديمية. لم يكن اكتشاف هذا الكوكب الشاب المغطى بالغبار لولا قدرات جهاز ESO التابع ل ESO.
تدرس هذه الأداة الكواكب الخارجية والأقراص حول النجوم القريبة باستخدام تقنية تعرف بالتصوير عالي التباين ، ولكنها تعتمد أيضًا على الاستراتيجيات المتقدمة وتقنيات معالجة البيانات. بالإضافة إلى حجب الضوء من نجم ذي تقاطع ، فإن SPHERE قادر على تصفية إشارات الرفقاء الكواكب الخافتة حول النجوم الشابة الساطعة بأطوال موجية وفترات متعددة.
كما ذكر البروفيسور توماس هينينج - مدير MPIA ، الباحث الألماني المشارك في صك SPHERE ، ومؤلف كبير في الدراستين - في بيان صحفي لـ MPIA:
"بعد عشر سنوات من تطوير أدوات فلكية قوية جديدة مثل أسفير ، يوضح لنا هذا الاكتشاف أننا قادرون أخيرًا على العثور على الكواكب ودراستها في وقت تكوينها. هذا هو تحقيق حلم عزيز. "
ستسمح الملاحظات المستقبلية لهذا النظام أيضًا لعلماء الفلك باختبار جوانب أخرى من نماذج تكوين الكوكب والتعرف على التاريخ المبكر للأنظمة الكوكبية. ستقطع هذه البيانات أيضًا شوطًا طويلاً نحو تحديد كيفية تشكل نظامنا الشمسي وتطوره خلال تاريخه المبكر.
