تمكنت حملة رصد واسعة النطاق باستخدام 12 تلسكوبًا من تحديد موقع حلقة كوكبية حول كوكب أومي القزم. وهذه هي الحلقة الأولى التي يتم اكتشافها حول كوكب قزم، والثالثة في النظام الشمسي التي يتم اكتشافها حول جسم ليس عملاقًا غازيًا.
في دراسة جديدة نشرت أفاد فريق دولي من الباحثين بالأمس في مجلة Nature أنهم تمكنوا من اكتشاف حلقة كوكبية حول الكوكب القزم الأمة.
حتى بدون الحلقة الكوكبية، يعد أوميا أحد أغرب الأجرام السماوية في النظام الشمسي - فهو يكمل دورة واحدة حول نفسه كل 3.9 ساعة. أسرع من أي جسم آخر في النظام الشمسي يبلغ قطره أكثر من 100 كيلومتر. يؤدي الدوران الذاتي السريع إلى تمديد الأومامي، مما يمنحه الشكل بيضاوي يذكرني بكرة القدم المهروسة.
تقع أوميا على حافة النظام الشمسي، في منطقة الآلة حزام كويبر. وتبلغ المسافة الحالية بينه وبين الشمس نحو 50 مرة مسافة الأرض عن الشمس، ويكمل دورة واحدة حوله كل 284 سنة. تم اكتشاف أوميا في عام 2004 وتم تسميته على اسم إلهة الخصوبة في أساطير هاواي الأصلية، وهو واحد من أربعة أجسام في حزام كويبر تم الاعتراف بها رسميًا من قبل المنظمة الفلكية الدولية على أنها كواكب قزمة (بما في ذلك بلوتو).
نظرًا لبعدها الهائل، إلى جانب السطوع المنخفض جدًا وصغر الحجم، فمن الصعب جدًا دراسة وقياس خصائص الأجسام مثل أوميا، على الأقل ليس من خلال الملاحظات الفلكية المنتظمة. ولذلك، بدلا من المراقبة المباشرة، استغل الباحثون حدثا فلكيا مر فيه الأوميا فوق نجم بعيد وأخفى ضوءه لفترة قصيرة، مثل الكسوف.
"عندما يتم إخفاء ضوء نجم من قبل جسم ما في المجموعة الشمسية، يمكننا قياس المدة التي يستغرقها ومن ذلك تحديد حجم الجسم المسؤول عن الاختباء، لأننا نعرف سرعة الجسم في مداره" , وأوضح لموقع الأفق خوسيه لويس أورتيز، رئيس فريق الباحثين من مركز الأندلس للفيزياء الفلكية في إسبانيا.
وتوقع فريق الباحثين مسبقا خسوف النجم البعيد لأوميا، الذي حدث في 21 يناير/كانون الثاني 2017، وتم تسجيله في وقت واحد بواسطة 12 تلسكوبا من 10 مراصد مختلفة عبر أوروبا.
ولدهشة الباحثين، بالإضافة إلى الخفوت الرئيسي في ضوء النجوم، الذي أحدثته أوميا، اكتشفوا خفتين أصغر قبل وبعد الخفوت الرئيسي. ومن هذا استنتج الباحثون وجود الحلقة الكوكبية المسؤولة عن التعتيم الفرعي.
الحلقة الكوكبية موحدة وتمتد لمسافة حوالي 70 كم. وهي تطوق الأوميا حول خط الاستواء في المسافة على بعد حوالي 1,000 كيلومتر من السطح. الخاتم فيهالرنين المداري 3:1 مع الأوميا - وهذا يعني أنه مقابل كل دورة لجزيئات الحلقة، تقوم الأوميا بثلاث دورات حول نفسها.
وبالإضافة إلى اكتشاف الخاتم، أتاحت الملاحظة للباحثين تحديد أبعاد العصر الأموي نفسه بشكل أكثر دقة. يبلغ طول المحور الطويل لأوميا حوالي 2,320 كيلومترًا، وهو أكثر بكثير مما قدر الباحثون حتى الآن، وقريب جدًا من قطر بلوتو (على الرغم من أن المقارنة إشكالية بعض الشيء - فبلوتو أكثر ضخامة، وليس ممدودًا مثل الأمية). ولتوضيح مدى امتداد أوميا، تجدر الإشارة إلى أن أصغر محور له أصغر مرتين من المحور الطويل - ويصل طوله إلى حوالي 2 كيلومترًا فقط.
وإلى جانب الكتلة المعروفة لكوكب أوميا، اكتشف الباحثون أيضًا أن كثافة الكوكب القزم أقل من التقديرات السابقة، وأكثر تشابهًا مع أجسام حزام كويبر الأخرى، مثل بلوتو.
الباحثون نشأ في أبحاثهم احتمال أن القياسات الجديدة لا تتماشى مع الهيئة المالكة التوازن الهيدروستاتيكي، وهي الحالة التي تكون فيها جاذبية الجسم قوية بما يكفي للتغلب على قوى جسمه الصلب والحصول على شكل "شبه دائري". وهذا أحد شروط المنظمة الفلكية الدولية يصلح في عام 2006 لتعريف الكوكب القزم، لذا فإن الدراسة الجديدة قد تفتح جدلا بشأن إلغاء تعريف أوميا ككوكب قزم.
وتستبعد الدراسة احتمال وجود جو جليدي من النيتروجين أو الميثان حول أوميا، مثل الذي يحيط ببلوتو - وذلك لأن تعتيم ضوء النجم البعيد حدث فجأة وليس تدريجيا، كما كان متوقعا لو كان أوميا قد حدث. جو.
كيف تم تشكيل حلقة أوميا الكوكبية؟
والسؤال الواضح الذي يطرحه هذا الاكتشاف المفاجئ هو كيف تتشكل حلقة كوكبية حول جسم صغير بعيد عن الشمس؟
من الممكن أن يكون أحد العوامل، وهو الاصطدام القديم القوي، هو المسؤول عن كل السمات الغريبة لأوميا، بما في ذلك حلقات الكواكب. قد يكون مثل هذا الاصطدام قد أدى إلى تسريع دوران أومي الذاتي، كما يفسر أيضًا تكوين قمريه الصغيرين، هاياكا وناكاما.
بالإضافة إلى ذلك، تشترك أوميا في خصائص مشابهة جدًا مع العديد من الأجسام الأخرى في حزام كويبر. تقع هذه الأجسام في مدار مماثل لمدار أوميا، وجميعها لها سطح يتكون بشكل أساسي من جليد الماء. أدى هذا التشابه للافتراض أن أصل كل هذه الأجسام هو في هاوميا، وأنها تشكلت في اصطدام قديم أدى إلى إزالة جزء من القشرة الجليدية الخارجية للكوكب القزم.
نفس الاصطدام يمكن أن يفسر أيضًا حلقة أوميا الكوكبية: الكثير من المواد التي ألقيت في الفضاء بسبب الاصطدام، ربما تبلورت بمرور الوقت إلى حلقة كوكبية.
خيار اخر نشأ هو أن الحلقة تشكلت من مادة ألقيت في الفضاء من سطح أوميا، بعد دورانها الذاتي السريع.
حلقات الكواكب - ليس فقط حول عمالقة الغاز
حتى السنوات القليلة الماضية، لم تكن هناك حلقات كوكبية معروفة في النظام الشمسي باستثناء تلك التي تزين الكواكب الغازية العملاقة، وأكثرها شهرة وشهرة هي بالطبع حلقات زحل. لكن هذه الصورة بدأت تتغير في السنوات الأخيرة.
أول اكتشاف لحلقة كوكبية حول جسم ليس عملاقًا غازيًا أعلن في عام 2014، من قبل نفس الفريق من الباحثين في الدراسة الحالية، وتم إجراؤه حتى ذلك الحين بنفس الطريقة لإخفاء ضوء نجم بعيد. ثم اكتشف الباحثون حلقات كوكبية حول القنطور تشاريكلو 10199. وبعد عام اكتشفوا حلقة أخرى حول القنطور الثاني، تشيرون 2060.
القنطور وهي أجرام سماوية صغيرة جليدية يقع مدارها حول الشمس بين المشتري ونبتون. والقنطوران اللذان تم اكتشاف حلقات حولهما أصغر بكثير من الأوميا، ويبلغ قطرها حوالي 200 إلى 250 كيلومترا. على الرغم من صغر حجمها، يُعتقد أن القنطور قد تم إنشاؤها بعيدًا عن موقعها الحالي، وربما تكون من نفس المنطقة التي يوجد بها أوميا، حزام كويبر.
في المقال التمهيدي بالنسبة للدراسة الجديدة التي نشرت في مجلة Nature، أثارت أماندا سيكابوز، باحثة الكواكب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، احتمال أن تكون الاكتشافات الجديدة، حول أومياس وحول القنطور، تشير إلى أن حلقات الكواكب ليست ظاهرة نادرة في النظام الشمسي، وأنها قد تكون كذلك. بل يكون أكثر شيوعاً في منطقة حزام كويبر البعيدة وكتب سيكابوز: "يثير اكتشاف المؤلفين التكهنات بأن الأنظمة الحلقية في النظام الشمسي الخارجي ليست غير شائعة، ويمكننا أن نتوقع اكتشافات جديدة في هذه المنطقة".
للمزيد حول هذا الموضوع على موقع العلوم:
