“`html
اشتراك في نشرة البداية مع الانفجار
اسافر عبر الكون مع الدكتور إيثان سيجل حيث يجيب على أكبر أسئلة الكون
“`
أغلب الكواكب في الكون يتيمة بلا نجوم آباء
في نظامنا الشمسي، يمكننا مراقبة دوران الكواكب الثمانية حول نجمنا بثقة، مع العلم بأننا اكتشفنا على الأقل غالبية الكواكب الكروية التي تُزيل مداراتها حول شمسنا. لكن هناك تاريخًا يمتد 4.5 مليار سنة لا يمكننا معرفته بالكامل من موقعنا الحالي. كل ما نستطيع التأكد منه هو الكواكب التي نجت حتى الآن.
ماذا عن الكواكب التي تشكلت حول شمسنا في البداية، ثم طُرِدت بواسطة بعض العمليات الجاذبية العنيفة؟
ماذا عن الكواكب التي كانت ستُعدّ كواكب لو أنها تشكلت فقط حول نجم، بدلًا من الفضاء بين النجوم؟
خلال السنوات القليلة الماضية، بدأنا نجد هذه الكواكب اليتيمة – يُطلق عليها أحيانًا كواكبٌ ضالة – في الفراغ بين النجوم. بناءً على ما نعرفه عن النجوم، والجاذبية، والتطور الكوني، يمكننا تقدير تقريبي للعُدد الإجمالي للكواكب في الكون، ومن المحتمل أن يتجاوز عددها عدد نجومنا بمقدار يتراوح بين 10 و 100,000 مرة. الفضاء مليءٌ بالكواكب، ومعظمها ليس له نجوم.
تصور لكواكب تدور حول نجوم أخرى في منطقة محددة من السماء تم استكشافها بواسطة مهمة كبلر التابعة لناسا. بقدر ما نعلم، فإن جميع النجوم تقريبًا التي تحتوي على أكثر من ~25% من العناصر الثقيلة الموجودة في الشمس، لديها نظم كوكبية حولها، على الرغم من أن بعض المناطق النجمية الكثيفة للغاية قد تكون استثناءً.
في الجيل الماضي، بدأنا نفهم أن النظم النجمية، مثل نظامنا الشمسي، هي القاعدة في الكون، وليس الاستثناء. أظهرت دراسات الكواكب الخارجية، من خلال طريقة العبور وطريقة اهتزاز النجوم، أن ليس فقط أغلب النجوم (إن لم يكن كلها) لديها كواكب تدور حولها، بل أغلبها على الأرجح لديها عوالم بجموعة متنوعة من الكتل والأحجام وفترات المدار حولها. من الممكن أن تمتلك النجوم عمالقة غازية في الأجزاء الداخلية من أنظمتها الكوكبية، أو أن تمتلك العديد من العوالم داخل مدار عطارد، أو أن تمتلك كواكب أبعد بكثير من نبتون حول الشمس.
من المحتمل أن يكون هناك تنوع أكبر بين العوالم التي تدور حول النجوم الأخرى مما كنا نتخيله من خلال النظر إلى نظامنا الشمسي وحده. من المحتمل أن تكون هناك نجوم في الفضاء تحتوي على عشرات أو ربما عشرات الكواكب تدور حولها؛ ونأمل في اكتشاف هذا مع تحسن مهاراتنا في البحث.
يحتوي نظام ترابيست-1 على الكواكب الأكثر تشابهًا مع كواكب الأرض من أي نظام نجمي معروف حاليًا، ويوضح في مقياس درجة الحرارة المكافئة لنظامنا الشمسي. ومع ذلك، فإن هذه العوالم السبعة المعروفة موجودة حول نجم قزم أحمر منخفض الكتلة، ومتقلب باستمرار. من المرجح أن لا يوجد لدى أي منها غلاف جوي حاليًا، على الرغم من أن تلسكوب جيمس ويب سيكون له المزيد ليقوله عن ذلك في السنوات القادمة.
في المتوسط، يمكننا القول إن هناك على الأرجح 10 كواكب لكل نجم في مجرتنا درب التبانة، مع العلم أن هذه تقدير مبني على معلومات غير مكتملة. قد يكون المتوسط الحقيقي رقماً أصغر مثل 3، أو رقماً أكبر مثل 30، ولكن 10 هو تقدير معقول بناءً على ما نعرفه حتى الآن.
كما أشرنا سابقًا، فإن هذا الرقم يمثل فقط الناجين الذين لدينا اليوم. خلال عمر النظام النجمي، هناك العديد من العوالم التي تُخلَق لكنها لن تُبقي على سلامتها حتى يومنا هذا. بعضها سيتصادم ويمتزج مع آخر، مُشكلًا عوالم أكبر. و سيتفاعل البعض الآخر جاذبيًا ويفقد الطاقة، مما يدفعه إلى الداخل، وربما إلى النجم المركزي.
قد تؤدي التكوينات الخاصة عبر الزمن، أو التفاعلات الجاذبية الفردية مع الكتل الكبيرة المارة، إلى اضطراب وإخراج أجسام كبيرة من الأنظمة الشمسية والكواكب. في المراحل المبكرة لنظام شمسي، تُخرج العديد من الكتل ببساطة بسبب التفاعلات الجاذبية الناشئة بين الكواكب الأولية.
مع مرور الزمن، تجذب هذه العوالم بعضها بعضًا جاذبيًا، وتهاجر الكواكب إلى التكوينات الأكثر استقرارًا التي يمكنها بلوغها. وعادةً ما يعني هذا أن الكواكب الأكبر والأكثر كتلة تهاجر إلى تكويناتِها الأكثر استقرارًا، غالبًا على حساب الكواكب الأخرى الأصغر والأخف وزنًا. في المعركة الكونية من أجل ثبات الكواكب، ينبغي أن يكون النتيجة الأكثر شيوعًا أن تُطرد الخاسرين من النُظم الشمسية التي ولدتهم، وتُلقى في الفضاء بين النجوم.
وفقًا لتجارب المحاكاة، فإنه لكل نظام نجمي مثل نظامنا يتشكل، يجب أن يكون هناك على الأقل عملاق غازي و تقريبًا 5-10 عوالم صخرية أصغر تُطرد إلى الفضاء بين النجوم، حيث ستتجول بلا مأوى عبر المجرة. هذا بالفعل يُخبرنا أن عدد الكواكب بدون نجوم قابل للمقارنة بعدد الكواكب التي تدور حول النجوم اليوم. لكن هذه الكواكب هي مجرد كواكب يتيمة: كواكب كانت ذات يوم لديها منزل حول نجم وتم فصلها عن نجمها الأم عن طريق الدفع الجذبي من إخوتها. هؤلاء هم “أبلس” الكون، ضحايا القتل الإخوئي بين الكواكب.
ومع ذلك، وبقدر ما تكون هذه العوالم عديدة، مع وجود ربما تريليونات منها تتجول عبر درب التبانة، فإن الغالبية العظمى من الكواكب المتجولة لم يكن لها آباء على الإطلاق. لفهم السبب، علينا العودة إلى كيفية تشكل النجوم لأول مرة.
السحب الجزيئية الداكنة، الغبارية، مثل برنارد 59، جزء من سديم الأنبوب، تظهر بارزةً لأنها تحجب ضوء الأجسام الخلفية: النجوم، والغاز الساخن، والمواد المنعكسة للضوء. في الكون الوليد، قبل عمر يبلغ ~550 مليون سنة، لم يكن جزء كبير من الذرات مؤيّنًا، وبالتالي يجب أن يكون فعالاً للغاية في حجب الضوء حتى من النجوم الساخنة حديثًا التكوين. لماذا يمتلك مجرّ (مثل JADES-GS-z13-1-LA) خط انبعاث هيدروجين ساطعٌ، يُعد لغزًا حاليًا لعلم الفلك.
إذا كانت لديك سحابة جزيئية ضخمة وباردة من الغاز، فإنها ستتفتت وتنهار إلى عدد من التكتلات، حيث تعمل الجاذبية على سحب الكتلة إلى الداخل، بينما تعمل الإشعاع على دفعها إلى الخارج. إذا كانت سحابة الغاز باردة وكبيرة الكتلة بما فيه الكفاية، فيمكنها الوصول إلى درجات حرارة وكثافات كافية في قلوب التكتلات الأكثر كثافة لإشعال الاندماج النووي وتكوين النجوم.
داخل منطقة تكوين النجوم، هناك سباق هائل يجري: بين الجاذبية، التي تعمل على تشكيل أكبر عدد ممكن من النجوم بأكبر كتلة ممكنة، وبين الإشعاع، الذي يعمل على نفخ الغاز بعيدًا ووضع حد للنمو الجاذبي. عندما ننظر إلى عنقود نجمي حديث الولادة، ستخبرنا أعيننا أن الجاذبية انتصرت، حيث غالبًا ما يكون عدد كبير من النجوم الضخمة واضحًا على الفور.
أكبر حضانة نجمية في المجموعة المحلية، ٣٠ دورادوس في سحابة التارا، تحتوي على أكثر النجوم كتلةً معروفة للإنسانية حتى الآن. ما لا يُرى في هذه الصورة هو آلاف بل ملايين النجوم منخفضة الكتلة، فضلاً عن (المتوقع وجودها على الأرجح) ملايين الكواكب الضالة.
لكن هذا الاستنتاج خداع. فلكل نجم ساخن، أزرق، ضخم نراه، هناك عموماً مئات أو حتى آلاف النجوم الأصغر، منخفضة الكتلة، يصعب رؤيتها بسبب قتامتها وضعف إشعاعها. لكن مجرد كونها مغمورة لا يعني أنها غير موجودة!
أربع نجوم من كل خمس نجوم في الكون هي قزمات حمراء: نجوم ذات كتلة منخفضة تتراوح بين 8% و 40% من كتلة الشمس، ومع ذلك، فإن النجوم التي تُرى بسهولة هي نجوم ذات كتلة أكبر بكثير، بِعشرات أو حتى مئات المرات من كتلة الشمس. وبما أن هذه النجوم الضخمة تُحرّق بشدة وتُضيء ساطعة، فإنها تُطلق الغاز الذي كان سيتشكل منه نجوم جديدة. فهي لا تمنع فقط هذه النجوم ذات الكتلة المنخفضة من النمو أكثر، بل توقف نمو النجوم المحتملة من الناحية الجاذبية.
تُظهر سحابة كارينا، المُصوّرة بالضوء المرئي (الأعلى) والضوء تحت الحمراء القريب (الأدنى)، بواسطة تلسكوب هابل الفضائي في سلسلة من الأطوال الموجية المختلفة، مما يسمح ببناء هذين المنظورين المختلفين للغاية. تم تحديد ما يُظن أنه نجم واحد في مركز السحابة على أنه نجم ثنائي في عام 2005، وقد أدى ذلك إلى افتراض البعض بأن رفيقًا ثالثًا كان مسؤولاً عن إطلاق حدث المُقتَلّ المُستعر الأعظم في القرن التاسع عشر. لا تزال إيتا كارينا مرشحة مُقنعة لحدوث مستعر أعظم حتى اليوم.
إذا نظرتم إلى الكتلة الكلية في سحابة جزيئية قبل تشكل النجوم، ستجدون أن 90% منها تعود إلى الوسط بين النجمي؛ فقط حوالي 10% من الكتلة تتحول إلى نجوم أو كواكب. تتشكل النجوم الأكثر ضخامة أسرع، ثم تُخرج الغاز المتبقي على مدى ملايين السنين، مما يوقف كل الاحتمالات المتبقية لتكوين النجوم. وهذا يترك عددًا كبيرًا من النجوم منخفضة الكتلة ومتوسطة الكتلة في العنقود، ولكن أيضًا يُنشئ عددًا كبيرًا من النجوم الفاشلة: مجموعات من المادة لم تصل أبدًا إلى عتبة أن تصبح نجمًا. هذه التكتلات، على الرغم من عدم تشكلها حول نجم، كبيرة وكبيرة الكتلة بما يكفي لتناسب التعريف الجيولوجي للكوكب.
[[LINK31]] وفقًا لدراسة أجريت عام 2012[[LINK31]]، يوجد لكل نجم يتشكل، ما بين 100 إلى 100000 كوكب بدوي يتشكل أيضًا، مصيرهم التجول، بلا نجوم، عبر الفضاء بين النجمي.
عندما تحدث ظاهرة عدسة الجاذبية الميكروية، فإن ضوء النجم الخلفي يتشوه ويكتسب توهجًا، وذلك أثناء عبور كتلة وسيطة عبر أو بالقرب من خط البصر المتجه إلى النجم. تأثير الجاذبية الوسيطة ينحني الفضاء بين الضوء وعينينا، مُنتجًا إشارة محددة تكشف عن كتلة الجسم وسرعته.
.jpg){kind=link}