تم حل لغز الأقراص التي تتكون منها الكواكب بمساعدة المغناطيسية

ترجع الزيادة في ضوء الأشعة تحت الحمراء في أقراص الكواكب الأولية إلى ارتفاع الغاز والغبار فوق القرص من خلال حلقات مغناطيسية عملاقة مثل تلك التي تظهر على الشمس والتي تمتص ضوء النجوم وتتوهج في ضوء الأشعة تحت الحمراء.

يقول علماء الفلك إن العواصف المغناطيسية في الغاز المحيط بالنجوم الشابة قد تفسر الغموض المحيط بغموض ضوء الأشعة تحت الحمراء الزائد من أقراص الكواكب الشابة منذ عام 2006.

واجه الباحثون الذين يستخدمون تلسكوب سبيتزر الفضائي التابع لناسا لدراسة النجوم صعوبة في الإجابة على السؤال: لماذا تنبعث النجوم من الأشعة تحت الحمراء أكثر مما توقعوا؟ يتم تسخين الأقراص الكوكبية المحيطة بالنجوم الشابة بواسطة ضوء النجوم وتتوهج بالأشعة تحت الحمراء، لكن سبيتزر اكتشف ضوءًا إضافيًا للأشعة تحت الحمراء قادمًا من مصدر غير معروف.

تقدم النظرية الجديدة، المبنية على نماذج ثلاثية الأبعاد للأقراص المكونة للكواكب، إجابة محتملة. ويرتفع الغاز والغبار فوق القرص من خلال حلقات مغناطيسية عملاقة مثل تلك التي تظهر في الشمس والتي تمتص ضوء النجوم وتتوهج في ضوء الأشعة تحت الحمراء.
يقول نيل تورنر من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في كاليفورنيا: "إذا تمكنا بطريقة ما من الوقوف بأعجوبة على قرص كوكبي أولي والنظر إلى نجم في المركز عبر الغلاف الجوي للقرص، فقد يبدو الأمر مثل غروب الشمس".
ويصف النموذج الجديد بشكل أفضل كيفية رفع المادة التي تتشكل منها الكواكب، والتي تحيط بالنجم في مستوى مسطح عادة. غالبًا ما تصبح هذه الحلقات كواكب أو كويكبات أو مذنبات.

وفي حين أن فكرة وجود أجواء مغناطيسية على أقراص الكواكب الأولية ليست جديدة، إلا أن هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها ربط هذه العملية بغموض ضوء الأشعة تحت الحمراء الزائد.
ووفقا لتيرنر وزملائه، فإن الغلاف الجوي المغناطيسي يشبه ذلك الموجود على سطح الشمس، حيث تشكل خطوط المجال المغناطيسي حلقات من التوهجات الشمسية التي تخرج إلى الفضاء.
تولد النجوم من انهيارات عملاقة للمادة داخل سحب الغاز والغبار التي تستمر في الإحاطة بها أثناء تقلصها تحت وطأة الجاذبية. مع نمو النجم، يتم سحب المزيد والمزيد من المواد نحوه من السحابة، ويقوم الدوران بتسوية المواد المتبقية إلى قرص دوار. في النهاية تتشكل الكواكب من المواد الموجودة في القرص.

في الثمانينيات، بدأ القمر الصناعي الفلكي بالأشعة تحت الحمراء، وهو مشروع مشترك شاركت فيه وكالة ناسا، في العثور على ضوء تحت أحمر أكثر مما كان متوقعًا في النجوم الشابة. وباستخدام بيانات من التلسكوبات الأخرى، تمكن علماء الفلك من تجميع وجود أقراص غبار تحتوي على المادة التي تتكون منها الكواكب، ولكن في النهاية أصبح من الواضح أن الأقراص وحدها لا تكفي لإنشاء ضوء الأشعة تحت الحمراء الإضافي، خاصة في الحالات التي تكون فيها النجوم هي أكبر بعدة مرات من الشمس.

تقترح إحدى النظريات أنه بدلاً من القرص، تكون النجوم محاطة بهالة واسعة من الغبار، مما يحجب الضوء المرئي ويعيد إشعاعه على شكل ضوء تحت أحمر. ومع ذلك، أدت الملاحظات الأخيرة من التلسكوبات الأرضية إلى تقييم ضرورة وجود قرص وهالة. وأخيرًا، أظهرت النماذج الحاسوبية ثلاثية الأبعاد للدوامات الموجودة في القرص أن القرص له سطح ضبابي يتكون من طبقات من الغاز منخفض الكثافة يحتفظ بها المجال المغناطيسي، على غرار الحلقات الشمسية التي يدعمها المجال المغناطيسي للشمس.

وتجمع الدراسة الجديدة اللغز من خلال حساب مقدار ضوء النجوم الساقط على القرص وأجوائه الضبابية. والنتيجة هي أن الغلاف الجوي يمتص ويعيد إشعاع ما يكفي من الضوء لمراعاة كل ضوء الأشعة تحت الحمراء الزائد.

يقول تورنر: "إن المادة التي تخفي ضوء النجم ليست في الهالة ولا في القرص التقليدي، بل في الغلاف الجوي للقرص الذي يحمله المجال المغناطيسي". "من المتوقع أن يتشكل هذا الغلاف الجوي الممغنط عندما يدفع القرص الغاز إلى الداخل ليصطدم بالنجم المتنامي."

وفي السنوات المقبلة، سيتمكن علماء الفلك من تجربة واختبار الأفكار حول بنية الغلاف الجوي للقرص باستخدام التلسكوبات الأرضية العملاقة التي سيتم ربطها معًا بمقاييس التداخل. يقوم مقياس التداخل بجمع البيانات من العديد من التلسكوبات ومعالجتها لإظهار تفاصيل أدق مما يمكن لأي تلسكوب أن يلاحظه بمفرده. يمكن اكتشاف طيف الغاز الذي يحوم في الأقراص من خلال تلسكوب صوفيا التابع لناسا، ومصفوفة تلسكوب ALMA المليمتري ودون المليمتري (ALMA) في تشيلي، وتلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا المقرر إطلاقه في عام 2018.

للحصول على معلومات على موقع ناسا