الثبات ـ منوعات

كشفت ظلال متلألئة عبر غبار يدور حول نجم حديث الولادة عن لمحة نادرة عن كيفية تشكل النظام الشمسي منذ مليارات السنين.

ويشير الضوء المتغير حول نجم TW Hydrae، إلى أن الأقراص العملاقة للمواد التي تدور حول النجم غير منتظمة، وتدور في زوايا ميل مختلفة قليلا.

وكشفت الإشارات الجديدة وجود ثلاثة من هذه الأقراص المتذبذبة - وتشير محاذاة هذه الأقراص إلى وجود عدة كواكب صغيرة تتشكل، وأن جاذبيتها تسحب الأقراص بشكل منحرف.

ويقول عالم الفلك جون ديبس من AURA في وكالة الفضاء الأوروبية ومعهد علوم تلسكوب الفضاء: "لم نشهد هذا من قبل على قرص كوكبي أولي. إنه يجعل النظام أكثر تعقيدا بكثير مما كنا نظن في الأصل".

كان TW Hydrae ذا أهمية خاصة لعلماء الكواكب لسنوات. عمره حوالي 8 ملايين سنة فقط. وهذا صغير جدا بالنسبة للنجم. على سبيل المقارنة، يبلغ عمر الشمس حوالي 4.6 مليار سنة. إنها صغيرة جدا لدرجة أنها لم تبدأ بحرق الهيدروجين في لبها بعد.

ولا يزال يكتسب كتلة ويتقلص لأن الجاذبية تربط النجم بشكل وثيق مع نموه. إنه يمثل حوالي 60% من كتلة الشمس ولكن نصف قطره أكبر بقليل من الشمس. وفي الواقع، يُعتقد أن TW Hydrae يشبه إلى حد كبير الشمس عندما كان حديث الولادة.

وعندما تتشكل النجوم، فإنها تفرز الغبار والغاز من الفضاء المحيط بها. ويتم ترتيب هذه المادة في قرص يدور حول النجم، ويتغذى عليه من الحافة الداخلية. ومن هذا القرص تولد الكواكب. وتتجمع أجزاء من المواد معا، وتشكل كتلا أكبر وأكبر تتصادم مع بعضها البعض لتنمو الكواكب.

ونظرا لأنها ولدت من قرص مسطح إلى حد ما، فإن هذه الكواكب تدور حول النجم في مستوى مسطح إلى حد ما حول النجم بمجرد تكوين كل شيء بالكامل.

وتم توجيه TW Hydrae بطريقة يمكننا من خلالها رؤية قرص الكواكب الأولية هذا وجها لوجه. ولأنه يبعد حوالي 200 سنة ضوئية فقط، فلدينا مقاعد في الصف الأمامي لموقع بناء كوكبي يبدو مشابها جدا لنظامنا المنزلي، والذي يمكن أن يقدم رؤى حول كيفية نشأة النظام الشمسي.

وفي عام 2017، رصد علماء الفلك الذين يحللون صور هابل ظلا يكتسح حول قرص TW Hydrae، ليكمل دورانا في اتجاه عقارب الساعة كل 16 عاما. في ذلك الوقت، اعتقدوا أن الظل قد يكون دليلا على كوكب صغير غير مرئي يتجمع من مادة في القرص ويتسبب في دوران أجزاء من القرص في مستويات مختلفة قليلا.

وفي عام 2021، أعاد علماء الفلك هابل إلى TW Hydrae لمزيد من الملاحظات. وهذا هو المكان الذي أصبحت فيه الأمور صعبة بعض الشيء.

وابتكر الفريق بعض الحلول المحتملة وأجرى نمذجة مكثفة لمعرفة ما إذا كان بإمكانهم اكتشاف سبب التغيير الغريب في الظل.

وأظهرت النتائج أن التفسير الأكثر ترجيحا ليس مجرد قرص واحد بل قرصين متذبذبين يلقيان بظلالهما على القرص الخارجي الثالث - ما يشير إلى وجود كوكب صغير ثان.

وتشير البيانات إلى أن القرص الأول بين 5 و6 وحدات فلكية من TW Hydrae، والثاني بين 6 و7 وحدات فلكية. 

وعلى الرغم من أن الكواكب تتجمع في الغالب حول مستوى مسطح، إلا أن ميولها المدارية تختلف بما يصل إلى 7 درجات. هذا يعني أن TW Hydrae يمكن أن يقدم لنا نافذة لمعرفة كيف أصبحت الميول المدارية للنظام الشمسي كما هي.

ونُشر البحث في مجلة The Astrophysical.