نظرة على مدارات جسم بافي وحزام كويبر الآخر. حقوق الصورة: CFHT اضغط للتكبير
اكتشف فريق من علماء الفلك العاملين في كندا وفرنسا والولايات المتحدة جسمًا صغيرًا غير عادي يدور حول الشمس خارج نبتون ، في المنطقة يطلق عليها علماء الفلك حزام كويبر. هذا الكائن الجديد هو أبعد ما يكون عن نبتون بمقدار ضعفي المسافة عن الشمس مثل نبتون وهو ما يقرب من نصف حجم بلوتو. من الصعب تفسير مدار الجسم غير العادي للغاية باستخدام النظريات السابقة لتشكيل النظام الشمسي الخارجي.
حاليًا 58 وحدة فلكية من الشمس (وحدة فلكية واحدة ، أو AU ، هي المسافة بين الأرض والشمس) ، الجسم الجديد لا يقترب أبدًا من 50 AU ، لأن مداره قريب من دائري. ما يقرب من جميع أجسام حزام كويبر المكتشفة خارج نبتون تقع بين 30 AU و 50 AU. بعد 50 AU ، يبدو أن حزام Kuiper الرئيسي قد انتهى ، والأشياء القليلة التي تم اكتشافها خارج هذه المسافة كانت جميعها في مدارات عالية الانحراف (غير دائرية). إن معظم هذه المدارات عالية الانحراف هي نتيجة "قذف" نبتون الجسم للخارج بواسطة مقلاع جاذبية. ومع ذلك ، لأن هذا الكائن الجديد لا يقترب من 50 AU ، هناك حاجة إلى نظرية مختلفة لشرح مداره. ولتعقيد المشكلة ، يمتلك مدار الجسم أيضًا إمالة شديدة ، حيث يميل (يميل) عند 47 درجة إلى بقية النظام الشمسي.
الاكتشاف والمتابعة
تم اكتشاف الكائن ، الذي حصل على التسمية الرسمية 2004 XR 190 في الإعلان الرسمي للاتحاد الفلكي الدولي ، أثناء التشغيل الروتيني لمسح الطائرة الكندية الفرنسية (CFEPS) الذي يعمل كجزء من المسح الإرث على تلسكوب هاواي كندا-فرنسا. في الوقت الحالي ، يستخدم المكتشفون الاسم المستعار المؤقت "Buffy" لتحديد الكائن الجديد ، على الرغم من أنهم قد اقترحوا اسمًا رسميًا مختلفًا يتماشى مع الإجراءات العادية لتسمية هذه الأشياء.
تم استخلاص بافي من جبل بيانات Legacy Survey (حوالي 50 غيغابايت في الساعة من التشغيل) بواسطة أجهزة كمبيوتر قوية تمشط الصور التلسكوبية وتنتج مئات المرشحين. يقوم الفلكيون بعد ذلك بالتنقل بين المرشحين لتحديد المذنبات البعيدة.
كانت الفلكية لين ألين من جامعة كولومبيا البريطانية أول من وضع العين على الجسم الجديد ، حيث أكملت التعريف الأولي في سياق معالجة بيانات CFEPS من ديسمبر 2004. "لقد كانت مشرقة جدًا مقارنة بأشياء حزام كويبر المعتادة التي قال الدكتور "Allen" ، "ولكن الشيء الأكثر إثارة للاهتمام هو مدى بعده".
يشير سطوع الكائن إلى أنه من المحتمل أن يتراوح قطرها بين 500 و 1000 كيلومتر (300 إلى 600 ميل). وبالتالي فإن بافي عبارة عن جسم حزام كويبر كبير جدًا ، ولكن أكبر من نصف دزينة.
قال الأستاذ بريت غلادمان ، الذي لاحظ الطبيعة غير المعتادة للجسم عند تحديد مداره ، "لقد أدركنا على الفور أن الجسم كان على بعد ضعف مسافة نبتون من الشمس وأن مداره ربما يكون دائريًا تقريبًا." كانت مطلوبة."
من سنة إلى سنتين من ملاحظات جسم حزام كويبر مطلوبة قبل قياس مداراتها بدقة. جاءت الملاحظات الإضافية الأولى لبافي في أكتوبر 2005 عندما استخدم غلادمان وفيل نيكلسون من جامعة كورنيل تلسكوب هيل 5 أمتار لإعادة مراقبة الجسم.
أثبت قياس موقع بافي الجديد أن المدار لم يكن مائلاً للغاية ، مائلًا (مائلًا) عند 47 درجة إلى مستوى النظام الكواكب (في الأساس ربط الرقم القياسي لجسم حزام كويبر) ولكنه أكد أن بافي لا يشبه أيًا من شيء معروف لأنه كان على مدار دائري تقريبًا بينما كان على مسافة كبيرة جدًا.
المزيد من القياسات لموقف بافي على الصور من التلسكوبات في مراصد Kitt Peak الوطنية في أريزونا من قبل أعضاء الفريق جويل باركر (معهد جنوب غرب للأبحاث) ، بالإضافة إلى JJ Kavelaars (مجلس البحوث الوطني الكندي ، معهد هرتسبرغ للفيزياء الفلكية) و Wes Fraser (جامعة فيكتوريا) ، حتى نوفمبر 2005 صقل تقدير أقرب نهج بافي لأشعة الشمس. ملاحظات إضافية ، لتأكيد المدار ، حيث يتم توفيره بعد ذلك من خلال مشروع المسح الإرث CFHT. سيتعين على الفلكيين الانتظار حتى فبراير 2006 لقياس التفاصيل الدقيقة لمدار بافي.
أبلغ الفريق عن اكتشافه لمركز الكواكب الصغيرة ، وهو غرفة المقاصة للقياسات الفلكية للكواكب الصغيرة الجديدة. رد برايان مارسدن ، مدير لجنة السياسة النقدية: "العثور على أول جسم معروف له مدار شبه دائري يتجاوز 50 AU أمر مثير للفضول".
تحدي النظريات
على الرغم من أنه ليس أصغر أو أكبر أو أبعد شيء تم اكتشافه في هذه المنطقة ، فإن جسم حزام كويبر الجديد يحتوي على مدار غير عادي للغاية يتحدى نظريات تطور النظام الشمسي.
لماذا يعتبر مدار بافي غير عادي؟ لا يزال هناك جسم واحد آخر تم اكتشافه ، وهو Sedna ، بعيدًا عن 50 وحدة فلكية (AUs) من الشمس طوال مدارها بأكمله. ومع ذلك ، فإن Sedna موجود في مدار بيضاوي الشكل للغاية ، ينتقل إلى 76 AU قبل العودة إلى ما وراء 900 AU. في المقابل ، يقضي بافي كل وقته في النطاق الضيق بين 52 و 62 AU من الشمس. إلى جانب الإمالة في مداره ، يتحدى هذا الكائن الجديد النظريات الحالية حول تاريخ النظام الشمسي المبكر.
اكتشف الفلكيون أجسام حزام كويبر أخرى تقضي معظم وقتهم بعد 50 ساعة. هذه في مدارات إهليلجية للغاية ، وكلها تقريبًا تقترب من 38 AU من الشمس. يضع هذا النهج القريب تلك الأشياء في متناول تأثير الجاذبية لنبتون. يُعتقد عمومًا أن هذه الأشياء مشتتة في مداراتها الحالية بواسطة مقلاع جاذبية مع نبتون. هذه المجموعة من الأشياء كانت تسمى "القرص المبعثر".
قبل اكتشاف Buffy ، تم اكتشاف عدد قليل من أجسام حزام Kuiper الأخرى التي تقضي معظم وقتها خارج 50 AU مثل تلك الموجودة في "القرص المبعثر" ، لكنها لم تقترب في نطاق جاذبية نبتون. تم تسمية هذه المجموعة باسم "القرص المبعثر الممتد". اثنان من أعضائها هم 1995 TL8 و 2000 YW134 ، اللذان يقتربان من 40 AU من الشمس ولكن لديهما مدارات بيضاوية إلى حد ما تعيدهما إلى ما بعد 60 AU. مثالان أكثر تطرفًا على "القرص المبعثر الممتد" هما 2000 CR105 ، التي تقترب من 44 AU ، و Sedna ، التي لا تقترب أبدًا من الشمس من 76 AU.
نظرًا لانحراف مركزها الكبير ، من المحتمل أن تكون هذه الأشياء قد انزعجت بشدة بسبب شيء ما ، على الرغم من أنه لم يكن من الممكن أن تكون نبتون لأنها لا تقترب بما يكفي لتشتتها قوة الجاذبية لهذا الكوكب. نظرًا لأن كل من Sedna و 2000 CR105 يسافران أيضًا أبعد من 500 AU من الشمس ، فإن إحدى النظريات هي أنه بعد أن تبعثرها نبتون ، يمكن للنجم المار أن يسحب أقرب مقارباته بعيداً عن الشمس.
من الواضح أن بافي عضو في "القرص المبعثر الموسع". ومع ذلك ، فإن مدار بافي الدائري تقريبًا يجعله متميزًا عن الأعضاء الآخرين. بالإضافة إلى ذلك ، لا يمكن تفسير إمالة بافي المدارية الكبيرة بسهولة من خلال فكرة النجم المار. إذا كان من الممكن أن يؤثر النجم على بافي بقوة ، فيجب أيضًا أن يعطل الكثير من حزام كويبر الرئيسي أيضًا. نظرًا لأن الفلكيين لا يكتشفون هذا الانقطاع القوي ، هناك حاجة إلى نظرية أكثر تعقيدًا لتفسير مدار بافي.
قد يكمن التفسير بعيد المنال في الآثار الجانبية لإعادة ترتيب النظام الشمسي في وقت مبكر من تاريخه. أحد الاحتمالات هو أنه مع توسع مدار نبتون ببطء في النظام الشمسي الشاب ، يمكن أن تتسبب تفاعلات الجاذبية المعقدة في دوران بعض مدارات حزام كويبر وإمالتها. في حين أنه كان من الممكن إنشاء مدار بافي بهذه الطريقة ، لا يبدو أن هذه النظرية تفسر 2000 CR105 و Sedna. هذا الاكتشاف الجديد مثير لأنه يجعلنا نعيد التفكير في فهمنا لكيفية تشكيل حزام كويبر.
المستقبل
على مدى نصف العقد الماضي ، تم دفع النظريات حول تشكيل نظامنا الشمسي الخارجي إلى حدودها: كائنات حزام كويبر غير المعتادة ، مثل بافي ، التي لا تقترب من نبتون أبدًا ولكن لديها ميل كبير يجب شرحها.
على الرغم من وجود نظريات تفسر الأجسام الفردية ، فإن إعادة إنتاج المجموعة الكاملة من الأشياء المعروفة في عملية واحدة يشكل تحديًا صعبًا لنماذج النظام الشمسي الحالية. نظرًا لأن الأشياء غير المعتادة ، مثل بوفي ، نادرة جدًا ، لا يزال علماء الفلك يخدشون سطح الزوايا المظلمة لحزام كويبر. إن الاستطلاعات المستقبلية واسعة النطاق التي تستكشف حزام كويبر بشكل منهجي هي الطريقة الوحيدة لفتح أسرار ما حدث مبكرًا في تاريخ نظامنا الشمسي.
المصدر الأصلي: تلسكوب كندا - فرنسا - هاواي
