تظل كيفية تطور الكواكب إلى العوالم المتنوعة التي نراها في عالمنا أحد الأسئلة الأكثر إلحاحًا للعلماء الذين يشرحون كيف وصلنا إلى هنا وإلى أين نحن ذاهبون.
الآن، استخدمت مجموعة من العلماء بيانات تلسكوب ويب الفضائي لحل اللغز الذي أثاره تلسكوب فضائي مخضرم منذ أكثر من 20 عامًا، والذي هز ما عرفه علماء الكواكب عن كيفية تشكل العوالم الأولى من الأثير الكوني.
في عام 2003، اكتشف تلسكوب هابل الفضائي ما بدا أنه أقدم كوكب معروف، وهو عالم ضخم يبلغ عمره حوالي 13 مليار سنة. أثار هذا الاكتشاف تساؤلات حول كيفية ولادة مثل هذه العوالم عندما كانت نجومها المضيفة شابة بالمثل، وكانت تحتوي فقط على كميات صغيرة من العناصر الأثقل، وهو عنصر حاسم في تكوين الكواكب كما نعرفها.
في البحث الجديد، استخدم الفريق تلسكوب ويب – وهو مرصد فضائي متطور قادر على مراقبة بعض من أقدم الضوء الذي يمكن اكتشافه – لدراسة النجوم في مجرة قريبة تفتقر بالمثل إلى العناصر الثقيلة. ووجد الفريق أن تلك النجوم لديها أقراص تشكل الكواكب، وهذه الأقراص أقدم من تلك الموجودة حول النجوم الشابة في مجرتنا.
وقال جويدو دي مارشي، الباحث في المركز الأوروبي لأبحاث وتكنولوجيا الفضاء: “مع ويب، لدينا تأكيد قوي حقًا لما رأيناه مع هابل، ويجب علينا إعادة التفكير في كيفية تشكيل الكواكب والتطور المبكر في الكون الشاب”. والمؤلف الرئيسي للدراسة، في بيان ناسا.
وفي الدراسة الجديدة، التي نشرت في مجلة الفيزياء الفلكية في وقت سابق من هذا الشهر، لاحظ الفريق النجوم في NGC 346، وهو عنقود مكون للنجوم في سحابة ماجلان الصغيرة. تراوحت كتلة النجوم من حوالي 0.9 مرة كتلة شمسنا إلى 1.8 مرة كتلة نجمنا المضيف.
ووجد الفريق أنه حتى أقدم النجوم التي نظروا إليها لا تزال تتراكم فيها الغازات، ويبدو أن النجوم تحتوي على أقراص حولها. أكد هذا ملاحظات هابل من منتصف العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، والتي كشفت عن نجوم يبلغ عمرها عشرات الملايين من السنين والتي احتفظت بأقراص تشكل الكواكب، والتي كان يُعتقد عمومًا أنها تتبدد بعد بضعة ملايين من السنين.
باختصار، كتب الفريق في ورقته البحثية أن النتائج “تشير إلى أنه في بيئة منخفضة المعادن، يمكن أن تعيش الأقراص المحيطة بالنجم لفترة أطول مما كان يعتقد سابقًا”.
يعتقد الباحثون أن الأقراص يمكن أن تبقى موجودة لعدة أسباب. أحد الاحتمالات هو أن نقص العناصر الثقيلة يفيد الأقراص في الواقع، مما يسمح لها بمقاومة الضغط الإشعاعي للنجم بشكل أفضل، والذي قد يؤدي إلى تفجيرها بسرعة. والاحتمال الآخر هو أن النجوم الشبيهة بالشمس تتشكل من سحب غازية كبيرة، والتي تستغرق وقتًا أطول لتتبدد ببساطة لأنها أكبر حجمًا.
قالت إيلينا سابّي، كبيرة العلماء في مرصد جيميني التابع لمؤسسة العلوم الوطنية، وهو جزء من NOIRLab التابع للمؤسسة، في نفس الإصدار: “مع وجود المزيد من المادة حول النجوم، يستمر التراكم لفترة أطول”. “تستغرق الأقراص وقتًا أطول بعشر مرات لتختفي. وهذا له آثار على كيفية تكوين الكوكب، ونوع بنية النظام التي يمكن أن تكون لديك في هذه البيئات المختلفة. هذا مثير للغاية.”
استخدم الفريق أداة مطياف الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRSpec) التابعة لتلسكوب ويب الفضائي لفحص النجوم المنتشرة عبر سحابة ماجلان الصغيرة. في العام الماضي، استخدم فريق من العلماء NIRSpec لرؤية السحب الغرينية على كوكب خارجي قريب؛ وفي وقت سابق من هذا العام، تم استخدام الأداة للكشف عن أول ما يسمى بـ Einstein Zig-Zag في الفضاء. على عكس أجهزة قياس الطيف في المراصد الفضائية القديمة، يمكن لـ NIRSpec الخاص بـ Webb مراقبة 100 هدف في وقت واحد، مما يؤدي إلى تسريع معدل جمع البيانات والاكتشاف بالوكالة.
إن النظر إلى مناطق تشكل النجوم القديمة والحديثة يمكن أن يساعد في توضيح أصول نظامنا الشمسي، الذي يبلغ عمره حوالي 4.6 مليار سنة.