في سابقة من نوعها... اكتشاف ماء حول نجم شاب يشبه الشمس
© Getty Images / SCIEPRO
تابعنا عبر
لعقود من الزمن، ساد الاعتقاد بأن الماء كان منتشرا في الأطراف الخارجية للنظام الشمسي في بداياته، حيث نقلت المذنبات والكويكبات الرطوبة إلى الأرض والكواكب الداخلية خلال فترة القصف الثقيل المتأخر قبل حوالي 4 مليارات سنة.
وتدعم هذه الفكرة وفرة الجليد في أماكن مثل حزام كايبر - حلقة "الكويكبات الجليدية" في النظام الشمسي الخارجي، ومع ذلك، لم يكن من الممكن اختبار هذه الفرضية إلا بعد أن أصبح من الممكن دراسة الأنظمة خارج المجموعة الشمسية في المراحل الأولى من تكوينها.
وفقا لدراسة حديثة أجراها باحثون من جامعة جونز هوبكنز، أصبح لدى العلماء أخيرا دليل قاطع على صحة هذه النظرية بواسطة "تلسكوب جيمس ويب" الفضائي، حيث اكتشف التلسكوب الفضائي جليدا مائيا في قرص الحطام الذي يدور حول النجمHD 181327، وهو نجم شبيه بالشمس يبعد 155 سنة ضوئية عن الأرض.
وحسب الدراسة، يبلغ عمر هذا النظام 23 مليون سنة فقط، وهو صغير جدا مقارنة بالنظام الشمسي (4.6 مليار سنة وما زال العدد في ازدياد)، ونتيجة لذلك، يحاط النجم بقرص كوكبي أولي لم يلتئم بعد ليشكل نظاما كوكبيا. تتيح دراسة النجوم بهذا العمر الصغير لعلماء الفلك رصد نظام لا يزال في مراحله الأولى من التشكل.
وقال الباحث المساعد في جامعة جونز هوبكنز والمؤلف الرئيسي للدراسة، تشن شيه في بيان صحفي صدر مؤخرا عن "ناسا": "اكتشف تلسكوب ويب، بشكل لا لبس فيه، ليس فقط جليدا مائيا، بل جليدا مائيا بلوريا، موجود أيضا في مواقع مثل حلقات زحل والأجسام الجليدية في حزام كايبر بنظامنا الشمسي".
وأكد أن "وجود الجليد المائي يسهل تكون الكواكب، وقد تنتقل المواد الجليدية في النهاية إلى الكواكب الأرضية التي قد تتشكل على مدى مئات الملايين من السنين في مثل هذه الأنظمة".
وأضاف تشين: "يعد HD 181327 نظاما نشطا للغاية. تحدث تصادمات منتظمة ومستمرة في قرص الحطام الخاص به، فعندما تصطدم هذه الأجسام الجليدية، فإنها تطلق جزيئات صغيرة من جليد الماء الغباري بحجم مثالي ليتمكن ويب من رصدها."
ورصد الباحثون النجم HD 181327 باستخدام مطياف الأشعة تحت الحمراء القريب التابع لتلسكوب جيمس ويب الفضائي، والذي كشف عن آثار كيميائية دالة للماء في الأطراف الخارجية لقرص الحطام الخاص بالنظام.
وكما كان متوقعا، عثر على معظم الجليد المائي في حلقة الحطام الخارجية، وهو ما يمثل أكثر من 20% من كتلته. ومثل حزام كايبر، يكون الماء على شكل "كرات ثلج قذرة" - جليد ممزوج بجزيئات غبار دقيقة.
وبينت الدراسة أنه كلما اقترب الباحثون من النجم، قلت كمية الماء التي عثروا عليها، 8% فقط من المادة في منتصف حافة القرص تتكون من الجليد، بينما لم يرصد أي منها تقريبا باتجاه مركز النظام. ويرجح أن يكون ذلك نتيجة لتبخر الأشعة فوق البنفسجية للنجم، مع أنه من الممكن أيضا أن تكون كمية كبيرة من الماء محجوزة في الصخور والكواكب الصغيرة.
وبما أن الجليد المائي يؤثر بشدة على تكون الكواكب حول النجوم الفتية، فإن النتائج تتيح فرصا جديدة للباحثين لدراسة العمليات التي تنظم تطور النظام الشمسي. كما تؤكد ما ألمح إليه تلسكوب سبيتزر الفضائي التابع لوكالة ناسا عندما رصد هذا النظام عام 2008.
وتقول عالمة فلك مشاركة في معهد علوم تلسكوبات الفضاء (STScI) والمؤلفة المشاركة في الدراسة كريستين تشين: "عندما كنت طالبة دراسات عليا قبل 25 عاما، أخبرني مشرفي أنه من المفترض وجود جليد في أقراص الحطام، ولكن قبل تلسكوب ويب، لم تكن لدينا أدوات حساسة بما يكفي لإجراء هذه الرصدات"، وأضافت: "اللافت للانتباه هو أن هذه البيانات تبدو مشابهة لملاحظات التلسكوب الحديثة الأخرى لأجسام حزام كايبر في نظامنا الشمسي".
كما كشفت ملاحظات ويب أيضا عن فجوة واسعة خالية من الغبار بين النجم وقرص الحطام الخاص به. بعيدا عن النجم، يبدو قرص الحطام مشابهً لحزام كايبر، المليء بعدد لا يحصى من كرات الثلج المتسخة والكواكب الصغيرة. بالإضافة إلى ذلك، لا تزال تحدث تصادمات في حزام كايبر، وهو ما لاحظه الفريق أيضا حول HD 181327
وستتيح هذه الدراسة أمام علماء الفلك مواصلة البحث عن الجليد المائي وأقراص الحطام لرصدها عن كثب باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي وغيره من تلسكوبات الجيل التالي، والتي سيطلق بعضها قريبا.
