كيف تسرق النجوم الضخمة الكواكب – بحث جديد

تتمتع شمسنا بوجود وحيد إلى حد ما في مجرة ​​درب التبانة. إنه يجلس من تلقاء نفسه ، على بعد أربع سنوات ضوئية من أقرب نجم ، مع نظام كوكبي للشركة فقط. لكن الأمر لم يكن دائمًا على هذا النحو. نحن نلاحظ بشكل حصري تقريبًا النجوم الشباب في مجموعات ، ما يسمى بالمشاتل النجمية ، حيث يفرشون أكتافهم بأشقاء نجميين.

هذه الحضانات النجمية هي أماكن مكتظة بالسكان ، حيث توجد مئات الآلاف من النجوم غالبًا في نفس الحجم من الفضاء الذي تعيش فيه الشمس بمفردها. تحدث التفاعلات العنيفة ، التي تتبادل فيها النجوم الطاقة ، بشكل متكرر ، ولكن ليس لفترة طويلة. بعد بضعة ملايين من السنين ، تبددت مجموعات النجوم ، ملأت درب التبانة المزيد من النجوم.

تُظهر ورقتنا الجديدة ، التي نُشرت في الإخطارات الشهرية للجمعية الملكية الفلكية ، كيف يمكن للنجوم الضخمة في مثل هذه الحضانات النجمية أن تسرق الكواكب بعيدًا عن بعضها البعض – وما هي علامات هذه السرقة.

بعد ولادة النجوم الشابة تقريبًا ، تبدأ أنظمة الكواكب بالتشكل حولها. لدينا أدلة غير مباشرة على ذلك لأكثر من 30 عامًا. تظهر ملاحظات الضوء الصادر عن النجوم الفتية فائضًا غير متوقع من الأشعة تحت الحمراء. تم تفسير هذا (ولا يزال) على أنه ناشئ عن جزيئات الغبار الصغيرة (100 من السنتيمتر) التي تدور حول النجم في قرص من مادة. من جزيئات الغبار هذه تتشكل الكواكب (في النهاية).

خضع مجال تكوّن النجوم والكواكب لثورة في أواخر عام 2014 عندما شوهدت الصور الأولى لأقراص تشكيل الكواكب حول النجوم باستخدام تلسكوب أتاكاما لارج مليمتر Array (ألما) في صحراء تشيلي. كانت الصور الأولى واللاحقة من ألما مذهلة. كان للعديد من الأقراص ميزات وهياكل يمكن أن تُعزى إلى وجود كواكب شبيهة بكوكب المشتري كاملة التكوين.

يحدث تكوين الكواكب بسرعة بعد بداية تشكل النجوم ، وبالتأكيد بينما لا يزال النجم يتفاعل مع أشقائه في الحضانة النجمية. نظرًا لأن الكواكب تتشكل بسرعة كبيرة ، فإنها ستتأثر ببيئة تشكل النجوم المكتظة بالسكان. يمكن أن تتغير مدارات الكواكب ، الأمر الذي يمكن أن يظهر بعدة طرق.

تجول الكواكب

في بعض الأحيان ، تصبح مسافة الكوكب من النجم المضيف إما أصغر أو أكبر ، ولكن غالبًا ما يكون هناك تغيير في شكل المدار – يصبح عادةً أقل دائرية (أكثر “غريب الأطوار”). من حين لآخر ، يتحرر كوكب من مداره حول نجمه المضيف ويصبح “عائمًا بحرية” في منطقة تشكل النجوم ، مما يعني أنه غير مرتبط بأي نجم عن طريق الجاذبية.

تم التقاط جزء كبير من الكواكب ذات التكوين الحر ، لتصبح مرتبطة جاذبيًا بنجم مختلف عن النجم الذي تشكلت حوله. سُرق عدد مماثل من الكواكب من مدارها – تم تبادلها مباشرة بين النجوم دون أن تكون طافية أولاً.

من خلال دراسة سرقة الكواكب العظيمة هذه ، تعلمنا أن الكواكب التي تشكلت في أكثر مناطق تشكل النجوم اكتظاظًا بالسكان قد يتم أسرها أو سرقتها بسهولة من قبل النجوم الأثقل بكثير من شمسنا. تتكون النجوم مع مجموعة واسعة من الكتل. شمسنا غير معتادة إلى حد ما من حيث أنها تبلغ ضعف ثقل متوسط ​​كتلة النجم في الكون. ومع ذلك ، فإن عددًا قليلاً نسبيًا من النجوم لا يزال أثقل ، وتسيطر هذه النجوم من نوع OB على الضوء الذي نراه في مجرة ​​درب التبانة (والمجرات الأخرى).

الوحوش

هذه النجوم الضخمة ساطعة للغاية ولكن لها حياة أقصر بكثير من الشمس ، وفي بعض الحالات ، تعيش فقط لعدة ملايين من السنين (بدلاً من المليارات). لذلك ، قد لا نتوقع العثور على كواكب من حولهم.

ومع ذلك ، في عام 2021 ، اكتشفت دراسة وفرة الكواكب الخارجية من فئة B (Beast) ، بقيادة باحثين في جامعة ستوكهولم ، كوكبًا يدور حول أكثر من 550 ضعف المسافة بين الأرض والشمس من نجم يصل وزنه إلى عشرة أضعاف كتلة الشمس. ، وكوكب آخر يدور حول نجم تبلغ كتلته حوالي 290 ضعف كتلة الشمس.

وجد تعاون Beast هذه الكواكب (“الوحوش”) التي تدور حول النجوم في منطقة تكوين النجوم Sco Cen ، والتي تتحلل حاليًا تدريجيًا في مجرة ​​درب التبانة. التفسير الأصلي المقدم لهذه الحيوانات هو أنها تشكلت تمامًا مثل الكواكب الغازية العملاقة في نظامنا الشمسي ، لكنها أكثر ضخامة وأبعد لأنها نسخة موسعة من نظامنا الكوكبي.

ومع ذلك ، فإن النجوم الضخمة تبعث كميات وفيرة من الأشعة فوق البنفسجية ، والتي يمكن أن تتبخر بعيدًا عن الغاز الذي تتطلبه الكواكب العملاقة مثل كوكب المشتري وزحل لتتشكل. إذن كيف ينتهي الأمر بالحيوانات حولهم؟

نحن نعلم من عملنا السابق أن سرقة الكوكب والاستيلاء عليه يمكن أن يحدث في مناطق تشكل النجوم المكتظة بالسكان ، ولذا نظرنا في عمليات المحاكاة الخاصة بنا للكواكب التي تم التقاطها أو سرقتها بواسطة النجوم الضخمة.

تفسيرنا الجديد لـ Beasties هو أنهم انتهى بهم الأمر في مداراتهم بسبب سرقة الكواكب – فقد ولدوا حول نجوم أخرى ثم تم القبض عليهم أو سرقتهم لاحقًا من قبل النجوم الضخمة. عادة ما تكون هذه الأنظمة الكوكبية على مدارات واسعة (على الأقل 100 من الأرض والشمس) ، وهي شديدة الانحراف – تختلف تمامًا عن الكواكب الدائرية القريبة في نظامنا الشمسي ، والتي نعتقد أنها تشكلت هناك.

ربما يوجد كوكب تم الاستيلاء عليه في نظامنا الشمسي – الكوكب 9 الافتراضي والمراوغ – لكن كوكب المشتري والكواكب العملاقة الأخرى تشكلت حول شمسنا.

يبدو أيضًا أن عمليات المحاكاة الحاسوبية الخاصة بنا تتنبأ بتواتر هذه الأنظمة (واحد أو اثنان لكل منطقة تشكل النجوم) ، والخصائص المدارية للحيوانات. ستلقي الملاحظات المستقبلية مزيدًا من الضوء على أصل هذه الكواكب ، لكنها تمثل حاليًا اكتشافًا مثيرًا آخر في مجال علم الكواكب الخارجية.