ربما يكون عالم بحجم المريخ يسمى ثيا قد اصطدم بالأرض الناشئة، مما أدى إلى تبخير كميات هائلة من الصخور الصلبة، مما أدى إلى تناثر الحطام في الفضاء الذي تجمع في النهاية في القمر. إن علماء الفلك الذين يبحثون عن تصادمات مماثلة حول النجوم البعيدة لا يمكنهم مراقبة الكواكب النامية بشكل مباشر لأنها تبدو صغيرة جدًا على هذه المسافات الكبيرة. إنهم يبحثون عن أدلة في الغبار الذي قد تخلفه تلك التأثيرات، على الرغم من أن هذه البيئات المغبرة بشكل غير عادي تظهر حول حوالي 1٪ فقط من النجوم الشابة.
استخدمت كيت سو من معهد علوم الفضاء في بولدر، كولورادو، وزملاؤها تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا لدراسة هذه البيئات، المعروفة باسم أقراص الحطام الشديدة. وباستخدام ملاحظات ويب وتلسكوب سبيتزر الفضائي المتقاعد التابع لناسا، حدد الفريق المعادن من خلال السمات المميزة في ضوء الأشعة تحت الحمراء المتوسطة للغبار. النتائج التي توصلوا إليها، نشرت في مجلة الفيزياء الفلكية، تشير إلى أن تلك المعادن يمكن أن تميز التأثيرات القوية بما يكفي لتبخير الصخور من اللقاءات الأقل نشاطًا.
من الضربات الخاطفة إلى الصخور المتبخرة
ويشير الباحثون إلى أن اصطدام أجسام بحجم المريخ ببعضها البعض يمكن أن يؤدي إلى تبخير كميات كبيرة من المواد وإنتاج حطام غني بالسيليكا. ووجدوا غبارًا غنيًا بالسيليكا في حوالي ثلث الأقراص، وهي تركيبة لها نظير مألوف على الأرض في الزجاج البركاني مثل حجر السج. يمكن للأجسام التي بحجم القمر والتي ترعى بعضها البعض أن تكون مسؤولة عن الحطام الفقير بالسيليكا الذي ميز الثلثين المتبقيين من العينة. ويظهر الفورستيريت، وهو معدن فقير بالسيليكا، على شكل حبيبات رمل خضراء على بعض شواطئ هاواي. وحول النجوم البعيدة، يقدم التمييز بين هذه المجموعات المعدنية أدلة على حجم وطاقة الاصطدامات التي لا يستطيع علماء الفلك مراقبتها بشكل مباشر. وقالت أغنيس كوسبال من مرصد كونكولي في بودابست بالمجر، وهي مؤلفة مشاركة في الدراسة: “إن مجرد رؤية انبعاثها للأشعة تحت الحمراء المتوسطة وخصائصها الطيفية الجميلة باستخدام ويب، مما سمح لنا بالتعرف على تركيباتها، كان الشيء الأكثر إثارة بالنسبة لي”.
“ليس لدينا طريقة أخرى لدراسة هذه الأجنة الكوكبية بشكل مباشر لأنها صغيرة جدًا.”
أقراص الحطام الشديد نادرة بشكل غير متوقع
وقد خص سبيتزر هذه الأنظمة المغبرة لأول مرة أثناء فحص أقراص الحطام الفقيرة بالغاز والتي تتكون بعد الأقراص الغنية بالغاز حيث تبدأ الكواكب في التشكل. تقوم الأقراص المتطرفة بتركيز الغبار الدافئ بالقرب من نجومها، في مناطق مماثلة لمدارات الكواكب الصخرية في نظامنا الشمسي. وأكد ويب وسبيتزر أيضًا أن حبيباتهم أصغر من تلك الموجودة في الأقراص المكونة للكواكب الغنية بالغاز أو أقراص الحطام العادية، وأن سطوعها يتغير بشكل غير منتظم. قام فريق سو بتجميع ملاحظات لـ 21 قرصًا شديد الحطام، والتي ثبت أنها أكثر ندرة بكثير مما تشير إليه التنبؤات النظرية. تم تمثيل خمسة منها ببيانات سبيتزر الأرشيفية، في حين قدم ويب ملاحظات لـ 16 قرصًا، بما في ذلك 12 قرصًا تمت ملاحظته حديثًا وملاحظات متابعة لأربعة أقراص تمت دراستها مسبقًا باستخدام سبيتزر. وقال سو، المؤلف الرئيسي للدراسة: “هذه هي المرة الأولى التي نجمع فيها ما يكفي من الأنظمة لفهم هذه الفئة الفرعية التي نسميها أقراص الحطام الشديدة”.
“قبل ويب، كانت لدينا معلومات محدودة. كنا نعلم أنها غريبة ومختلفة تمامًا عن أقراص الحطام البارد النموذجية التي نعرفها، مثل Vega و Fomalhaut. والآن بعد أن أصبح لدينا المزيد من البيانات، يمكننا تحديد ما تمثله هذه الأقراص لتكوين الكواكب وتطورها”.
الغبار الغني بالسيليكا يفضل النجوم الشباب
وكان كل قرص غني بالسيليكا في العينة يحيط بنجم يقل عمره عن 300 مليون سنة، في حين ظهرت الأقراص الفقيرة بالسيليكا عبر نطاق أوسع بكثير من الأعمار. تميل الأنظمة الفقيرة بالسيليكا أيضًا إلى التباين بشكل أكبر في سطوع الأشعة تحت الحمراء. ويقترح الفريق أن الحطام الجديد يتحرك إلى مدارات مختلفة ويتعرض لمزيد من التأثيرات، مما يؤدي بسرعة إلى تغيير الغبار المسؤول عن هذا التوهج المتقلب.
وقال أتيلا مور من مرصد كونكولي، وهو مؤلف مشارك في الدراسة: “بالطبع، هناك أشياء كثيرة ما زلنا لا نعرفها عن هذه الأقراص”. “لا نتوقع وجود أنظمة غنية بالسيليكا بين أقراص الحطام الشديد الأقدم. لدينا ثلاثة أقراص فقط في عينتنا تناسب تلك المعايير العمرية، لذلك سيكون من الجيد مراقبة المزيد من هذه الأنظمة لتأكيد فرضيتنا.”
ربما تحول نظامنا الشمسي إلى غبار مرتين
ربما تكون الكواكب الغازية العملاقة المهاجرة عبر نظامنا الشمسي قد أزعجت مدارات الأجسام الصغيرة، مما أدى إلى تصادمات كارثية وموجات قصيرة من الغبار، وفقًا لفرضية القصف الثقيل المتأخر. ستكون الأقراص القديمة التي تفتقر إلى السيليكا متسقة على نطاق واسع مع هذا السيناريو إذا كان سطوعها المتغير يعكس عدم استقرار مداري مماثل. لذلك ربما تكون شمسنا قد شهدت هذه المراحل الغبارية أكثر من مرة، سواء عندما تشكلت كواكب صخرية أو عندما تسببت الاضطرابات اللاحقة في حدوث تصادمات إضافية.
قال سو: “إن كيفية تشكل الكواكب الصخرية وتطور الكواكب العملاقة هما جزء من القصة الأوسع لتكوين النظام الشمسي. إنها قصة واحدة”. “إن عملنا على أقراص الحطام الشديد يساعدنا على تجميع الصورة الكبيرة لما نفهمه حاليًا.”
تضع عمليات المحاكاة عملية تكوين الكواكب الصخرية خلال بضع مئات الملايين من السنين الأولى من عمر النظام، مما يتوافق مع أعمار الأقراص الغنية بالسيليكا. تشير التقديرات إلى أن الأرض والقمر تشكلا بعد حوالي 100 مليون سنة من ظهور الشمس. وفي وهج تلك الأقراص الشابة، ربما يرى علماء الفلك آثار الاصطدامات مثل تلك التي يعتقد أنها ضربت الأرض الوليدة وزودت الحطام الذي أصبح القمر.
المرجع: “أقراص الحطام الشديد: رؤى حول الاصطدامات العنيفة في تكوين الكوكب وتدميره” بقلم كيت إيل سو، أتيلا مور، أغنيس كوسبال، جورج هـ. ريكي، أنترانيك أ. سيفيليان، رينو مالهوترا، إيلاريا باسكوتشي، آلان بي. جاكسون، بيتر أبراهام ونيكولاس بي. باليرينج، 31 سبتمبر 2026, مجلة الفيزياء الفلكية.
دوى: 10.3847/1538-4357/ae88fe
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.
