يفترض علماء الفلك أنه عندما كانت شمسنا لا تزال صغيرة ، كانت محاطة بقرص من الغبار والغاز الذي تشكلت منه الكواكب في النهاية. يُفترض أيضًا أن غالبية النجوم في كوننا محاطة في البداية بهذه الطريقة بـ "قرص كوكبي أولي" ، وأنه في حوالي 30 ٪ من الحالات ، ستستمر هذه الأقراص لتصبح كوكبًا أو نظامًا من الكواكب.
عادة ، يُعتقد أن هذه الأقراص تدور حول النطاق الاستوائي (المعروف أيضًا باسم مسير الشمس) لنجم أو نظام من النجوم. ومع ذلك ، فقد اكتشف بحث جديد أجرته مجموعة دولية من العلماء المثال الأول لنظام النجوم الثنائية حيث تم قلب الاتجاه ، والآن يدور القرص حول النجوم حول أقطابها (متعامد مع مسير الشمس).
من أجل دراستهم التي نشرت مؤخرا في المجلة العلمية طبيعةاعتمد الفريق على مصفوفة Atacama المليمترية الكبيرة / المليمتر الفرعي (ALMA) للحصول على صور عالية الدقة من HD 98800 ، وهو نظام نجمي رباعي يقع على مسافة 146.4 سنة ضوئية من الأرض. ضمن هذا النظام ، اكتشفوا زوجًا ثنائيًا داخليًا (HD 98800BaBb) من نجمين شبيهين بالشمس محاطين بقرص بحجم حزام الكويكبات.
يؤكد هذا الاكتشاف شيئًا كان في السابق مجرد نظرية لعلماء الفلك ، وهو أن بعض أقراص الحطام قد يكون لها تكوين قطبي. وكما قال الدكتور جرانت م. كينيدي ، زميل أبحاث جامعة المجتمع الملكي من جامعة وارويك والمؤلف الرئيسي للدراسة ، في بيان صحفي لـ Warwick:
"تُرى الأقراص الغنية بالغاز والغبار حول جميع النجوم الصغيرة تقريبًا ، ونعلم أن ثلث تلك النجوم التي تدور حول النجوم المنفردة تشكل كواكب على الأقل. بعض هذه الكواكب ينتهي بها الحال بانحرافها عن دوران النجم ، لذلك كنا نتساءل عما إذا كان هناك شيء مماثل ممكن للكواكب الدائرية. إن غرابة الديناميكيات تعني أنه يجب أن يكون ما يسمى اختلال المحاذاة القطبية ممكنًا ، ولكن حتى الآن ليس لدينا أي دليل على أقراص غير متوازنة قد تتشكل فيها هذه الكواكب. "
على الرغم من صعوبة ملاحظة استخدام البصريات التقليدية ، إلا أنه من السهل نسبيًا دراسة أقراص الحطام في الراديو والأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء البعيدة (أي المليمتر والقناة الفرعية) ، وذلك بسبب كل الإشعاع الذي تمتصه من النجوم الأم. اعتمد د. كينيدي وزملاؤه الباحثون على قدرة ALMA الشهيرة على دراسة الأشياء في هذه الأطوال الموجية لتحديد اتجاه القرص الدائري ذي الكواكب الأولية HD 98800BaBb.
كان مدار الثنائي معروفًا بالفعل بفضل البحث السابق الذي حدد كيفية مدار النجوم فيما يتعلق ببعضها البعض. بتمشيط هذا مع البيانات التي تم الحصول عليها من قبل ALMA ، تمكن الدكتور كينيدي وفريقه من إثبات أن اتجاه قرص الحطام كان متسقًا مع مدار قطبي تمامًا. هذا يعني أنه بينما يدور النجمان حول بعضهما البعض على مستوى واحد ، يدور القرص على مستوى عمودي بالنسبة لهم.
الجانب الأكثر إثارة لهذا الاكتشاف ، وفقًا للدكتور كينيدي ، هو أنه يوضح أن الكواكب يمكن أن تتشكل في ظروف مختلفة جذريًا عن تلك التي نعرفها. كما قال:
"ربما الشيء الأكثر إثارة في هذا الاكتشاف هو أن القرص يظهر بعض التوقيعات نفسها التي نعزوها إلى نمو الغبار في الأقراص حول النجوم الفردية. نأخذ هذا على أنه يعني أن تكوين الكوكب يمكن أن يبدأ على الأقل في هذه الأقراص القطبية الدائرية. إذا كان يمكن أن تحدث بقية عملية تكوين الكوكب ، فقد يكون هناك عدد كبير من الكواكب الدائرية غير المنحرفة التي لم نكتشفها بعد ، وأشياء مثل الاختلافات الموسمية الغريبة التي يجب مراعاتها. "
"غريب" هو بالتأكيد وصف دقيق! تخيل ، إن شئت ، الكواكب حيث تظهر حلقة ساطعة في الليل ، تصل من أسفل الأفق وتمتد إلى الأعلى. ستكون الدورة النهارية أيضًا مختلفة تمامًا ، حيث يتحرك النجمان عبر السماء عموديًا وأفقيًا على مدار عام. وفي أوقات معينة من العام ، سيظهر نجم واحد فقط عندما يدوران حول بعضهما البعض.
سيعني التكوين القطبي أيضًا بعض الاختلافات الموسمية غير المعتادة ، حيث ستتلقى خطوط العرض المختلفة إضاءة أكثر أو أقل طوال الفترة المدارية للكوكب. إلى جانب دوران الكوكب نفسه ، تختلف درجات الحرارة وظروف ضوء النهار بشكل كبير حول خط الاستواء. اعتمادًا على الفترة المدارية ، قد تواجه المناطق القطبية الصيف والشتاء لسنوات في كل مرة.
يشير هذا الاكتشاف الأخير إلى أنه بالإضافة إلى وجود تراكيب وبيئات غريبة ، فقد تواجه الكواكب خارج الشمس أيضًا مدارات غريبة. وأوضح دانيال برايس ، أستاذ مشارك وزميل ARC Future في مركز موناش للفيزياء الفلكية (MoCA) ومؤلف مشارك في الورقة:
"كنا نعتقد أن الأنظمة الشمسية الأخرى ستشكل مثلنا تمامًا ، حيث تدور جميع الكواكب في نفس الاتجاه حول شمس واحدة. ولكن مع الصور الجديدة ، نرى قرصًا دواميًا للغاز والغبار يدور حول نجمين. كان من المدهش للغاية أن نجد أيضًا أن القرص يدور بزاوية قائمة على مدار النجمين. بشكل لا يصدق ، شوهد نجمان آخران يدوران حول هذا القرص. لذا إذا ولدت كواكب هنا لكانت أربع شموس في السماء! "
بالإضافة إلى كونه أول علم علمي يثبت التوقعات التي وضعها علماء الفلك ، فإن هذا الاكتشاف الأخير يمكن أن يعلمنا أيضًا الكثير حول كيفية تشكل الكواكب في أنظمة شمسية أخرى. نظرًا لأن الدورات المدارية والنهارية هي عامل رئيسي عندما يتعلق الأمر بالحياة على الأرض ، ربما يمكن لهذه الأنظمة وغيرها من الأنظمة أن تعلمنا أيضًا شيئًا أو اثنين حول كيفية ظهور الحياة على الكواكب الأخرى.
