تويت
قام الفلكيون بأول كشف مباشر لنجم أبيض قزم يدور حوله كوكب صغير متفتت سيقوم في نهاية مداره بالاصطدام بذلك النجم. وتقدِّم هذه المراقبة من قِبَل منظار كبلر الفضائي KST لمحة عن ما يمكن أن يحدث للأرض بعد بضعة مليارات من السنين حين تتحول الشمس، كمعظم النجوم، إلى قزم أبيض.
الدراسة المنشورة في مجلّة نيتشر Nature، تضيف إلى عدد متزايد من الدراسات التي تقول أن النجوم القزمة بإمكانها تلويث الأغلفة الجوية بعناصر ثقيلة وقد تكون في بعض الحالات محتوية على الماء. وإن معرفة أن الكواكب يمكنها أن تكون مصدر تلوّث كهذا، يعطي وزنًا لفرضية تقول أن الماء على كوكب الأرض تم إيداعه من قِبَل أجسام صخرية قادمة من مسافات بعيدة من نظامنا الشمسي.
وكما هو الحال مع معظم النجوم، ومنها شمسنا، فإنها ستصبح أقزام بيضاء عند موتها – قبل أن تتضخم وتتحول إلى قزم أسود أو سوبرنوفا – وذلك عند استهلاكها لوقودها النووي. وإن نموذجنا القياسي للأقزام البيضاء يتنبأ بأن الأقزام البيضاء لا تحوي أية عناصر أثقل من الهيليوم في غلافها الجوي، ولكن عدد متزايد من القياسات والتحاليل للأغلفة الجوية الخاصة بلأقزام البيضاء تظهر تواجد عناصر أثقل مثل الأوكسيجين، المغنيزيوم، السيليكون، والحديد. وهذا بالتأكيد شئ مفاجئ لأن الجاذبية السطحية القوية للنجوم يُتَوَقَّع منها أن تتسبب بغوص العناصر الثقيلة إلى المركز، تاركة أغلفة جوية بسيطة مركبة من الهيدروجين و الهيليوم.
أحد التفسيرات المطروحة لظاهرة التلوث الجوي هذه هي وجود أجسام صخرية بخصائص مماثلة لتلك التي في نظامنا الشمسي تصطدم مع قزم أبيض وتعيد ملئ غلافه الجوي بعناصر ثقيلة جديدة، من ضمنها الماء. ولكن، حتى الأن، لا يوجد دليل مباشر على إمكانية سقوط هكذا أجسام إلى القزم الأبيض، او حتى على وجود أجسام صخرية كهذه على الإطلاق.
هذا واكشتف ناشروا الدراسة الجديدة هذا الكوكب بملاحظة انخفاض في السطوع – وهو إشارة شبيهة بالإشارة العبورية – من القزم الأبيض WD 1145+017 (والمعروف أيضًا بإسم EPIC 201563164). كما أنهم كشفو إشارات مشابهة ولكنها أضعف تتراوح فتراتها جميعًا ما بين 4.5 و 5 ساعات. وباستخدام بيانات إضافية من تشكيلة من المراصد الأرضية، فسّروا هذه الإنخفاضات كالأحداث التي يقوم فيها جسم منخفض الكتلة بالدوران حول القزم الأبيض، وأمامه (عند النظر من منظورنا)، حاجبًا بذلك البعض من الضوء المنبعث من ذلك النجم.
ومع أن سلوك تلك الإنخفاضات مع الزمن هو معقد، ولكن يعتقد الفريق أن 6 أجسام كوكبية صغيرة على الأقل تدور حول القزم الأبيض WD 1145+017 كل 4.5 أو 4.9 ساعات، وكتلتها مماثلة تقريبًا لكتلة الكوكب القزم سيريز Ceres أو أصغر منها. وتبدو الأجسام هذه صخرية بكثافات أكبر من كثافة بلوتو – تقدَّر بغرامين في كل سنتيمتر مكعّب على الأقل. وكما تمتلك هذه الأجسام ذيول غبارية كتلك التي تمتلكها المذنبات، وذلك عندما ترتفع شدة الإشعاعات المنبعثة من القزم الأبيض، الأمر الذي يسبب زيادة حرارة سطوح تلك الأجسام مما يسبب قيام معادن مثل الأورثوكلايز orthoclase والفايالايت fayalite بتشكيل مجاري من الأبخرة المعدنية.
وكما حلل الفلكيون الضوء من النجم ذاته عبر محللات الطيف الضوئي، يمكن تأكيد تلوّث الغلاف الجوي للنجم بعناصر كالمغنيزيوم، الألمنيوم، السيليكون، الكالسيوم، الحديد، والنيكل. ويُرَجَّح أن تلك العناصر انتهى بها المطاف في الغلاف الجوي للنجم في المليون سنة الماضية، وهي فترة قريبة جدًا عندما نأخذ بعين الاعتبار عمر تشكُّل النجم المقدَّر بـ 175 مليون سنة.
ماذا يعني ذلك بالنسبة لكوكب الأرض؟
عندا تموت شمسنا فسوف تتحول في بداية الأمر إلى نجم عملاق أحمر ضخم وستبتلع بذلك كل من كوكبي عطارد والزهرة. ولا زال توسعها لتصل الأرض مَحَط للجدل. وعند استهلاك كامل وقودها النووي ستتسبب الجاذبية بتقلص الشمس لتصبح بحجم الأرض تقريبًا، ولكن بكثافة هائلة جدًا لدرجة أن ملعقة من هذا النجم ستبلغ كتلتها 13 طنًا تقريبًا. وهذه الدورة التطورية من شأنها لخبطة مدارات الكواكب الأُخرى في النظام الشمسي، رافعة بذلك احتمال اصطدام تلك الكواكب ببعضها، وفي نهاية المطاف تفككها وسقوطها إلى داخل الشمس، تمامًا كما في الدراسة الجديدة.
ويمكن للبحث أن يساعد أيضا في تفسير مسألة رئيسية أخرى في علم الكواكب: مثل ما إذا كان الماء على الأرض موجود مسبقًا في المادة البدائية التي شكلت كوكبنا أو ما إذا كان قد دُسَّ هنا نتيجة الاصطدامات مع الأجسام الأخرى.
في وقت سابق من هذا العام تم إيجاد قزم أبيض آخر، والمطلق عليه اسم SDSS J1242، وتم التوصُّل إلى أن جوّه ملوث بكمية كبيرة من الأوكسجين، الأمر الذي زاد من احتمالية أن مذنبًا يحمل المياه قد وضعه هناك. ولكن لم يكن من الممكن الكشف بشكل مباشر عن الحطام الصخري الذي تسبب في تلوث في هذا النظام. وتقدم الدراسة الجديدة أدلة دامغة لصلة الوصل بين تفكك الأجسام الصخرية وأجواء القزم الأبيض الملوّثة.
وكان يُعتَقَد بأنه وقبل أربعة بلايين سنة، تم قصف الأرض والكواكب الصخرية الأخرى بالمذنبات والكويكبات. وفي حين أن الكويكبات في نظامنا الشمسي هي اليوم عبارة عن أجسام قاحلة، تشير الدراستين إلى أنها يمكن أن تحمل في الواقع عددًا من العناصر الثقيلة. وربما قبل 4 مليارات سنة احتوى بعضهم على الماء وربما حتى على الجزيئات العضوية المعقدة التي وفرت اللبنات الأساسية للحياة.
ويأمل الباحثون أن الدراسات المستقبلية لـ WD 1145 + 017، وربما لنظم غيرها، ومع التحليل الطيفي العابر، قد تكشف عن تواجد أكثر للجزيئات المعقدة في ذيول الغبار لتلك الحطامات الفضائية المشؤومة المصير.
الدراسة المنشورة في مجلّة نيتشر Nature، تضيف إلى عدد متزايد من الدراسات التي تقول أن النجوم القزمة بإمكانها تلويث الأغلفة الجوية بعناصر ثقيلة وقد تكون في بعض الحالات محتوية على الماء. وإن معرفة أن الكواكب يمكنها أن تكون مصدر تلوّث كهذا، يعطي وزنًا لفرضية تقول أن الماء على كوكب الأرض تم إيداعه من قِبَل أجسام صخرية قادمة من مسافات بعيدة من نظامنا الشمسي.
وكما هو الحال مع معظم النجوم، ومنها شمسنا، فإنها ستصبح أقزام بيضاء عند موتها – قبل أن تتضخم وتتحول إلى قزم أسود أو سوبرنوفا – وذلك عند استهلاكها لوقودها النووي. وإن نموذجنا القياسي للأقزام البيضاء يتنبأ بأن الأقزام البيضاء لا تحوي أية عناصر أثقل من الهيليوم في غلافها الجوي، ولكن عدد متزايد من القياسات والتحاليل للأغلفة الجوية الخاصة بلأقزام البيضاء تظهر تواجد عناصر أثقل مثل الأوكسيجين، المغنيزيوم، السيليكون، والحديد. وهذا بالتأكيد شئ مفاجئ لأن الجاذبية السطحية القوية للنجوم يُتَوَقَّع منها أن تتسبب بغوص العناصر الثقيلة إلى المركز، تاركة أغلفة جوية بسيطة مركبة من الهيدروجين و الهيليوم.
أحد التفسيرات المطروحة لظاهرة التلوث الجوي هذه هي وجود أجسام صخرية بخصائص مماثلة لتلك التي في نظامنا الشمسي تصطدم مع قزم أبيض وتعيد ملئ غلافه الجوي بعناصر ثقيلة جديدة، من ضمنها الماء. ولكن، حتى الأن، لا يوجد دليل مباشر على إمكانية سقوط هكذا أجسام إلى القزم الأبيض، او حتى على وجود أجسام صخرية كهذه على الإطلاق.
هذا واكشتف ناشروا الدراسة الجديدة هذا الكوكب بملاحظة انخفاض في السطوع – وهو إشارة شبيهة بالإشارة العبورية – من القزم الأبيض WD 1145+017 (والمعروف أيضًا بإسم EPIC 201563164). كما أنهم كشفو إشارات مشابهة ولكنها أضعف تتراوح فتراتها جميعًا ما بين 4.5 و 5 ساعات. وباستخدام بيانات إضافية من تشكيلة من المراصد الأرضية، فسّروا هذه الإنخفاضات كالأحداث التي يقوم فيها جسم منخفض الكتلة بالدوران حول القزم الأبيض، وأمامه (عند النظر من منظورنا)، حاجبًا بذلك البعض من الضوء المنبعث من ذلك النجم.
ومع أن سلوك تلك الإنخفاضات مع الزمن هو معقد، ولكن يعتقد الفريق أن 6 أجسام كوكبية صغيرة على الأقل تدور حول القزم الأبيض WD 1145+017 كل 4.5 أو 4.9 ساعات، وكتلتها مماثلة تقريبًا لكتلة الكوكب القزم سيريز Ceres أو أصغر منها. وتبدو الأجسام هذه صخرية بكثافات أكبر من كثافة بلوتو – تقدَّر بغرامين في كل سنتيمتر مكعّب على الأقل. وكما تمتلك هذه الأجسام ذيول غبارية كتلك التي تمتلكها المذنبات، وذلك عندما ترتفع شدة الإشعاعات المنبعثة من القزم الأبيض، الأمر الذي يسبب زيادة حرارة سطوح تلك الأجسام مما يسبب قيام معادن مثل الأورثوكلايز orthoclase والفايالايت fayalite بتشكيل مجاري من الأبخرة المعدنية.
وكما حلل الفلكيون الضوء من النجم ذاته عبر محللات الطيف الضوئي، يمكن تأكيد تلوّث الغلاف الجوي للنجم بعناصر كالمغنيزيوم، الألمنيوم، السيليكون، الكالسيوم، الحديد، والنيكل. ويُرَجَّح أن تلك العناصر انتهى بها المطاف في الغلاف الجوي للنجم في المليون سنة الماضية، وهي فترة قريبة جدًا عندما نأخذ بعين الاعتبار عمر تشكُّل النجم المقدَّر بـ 175 مليون سنة.
ماذا يعني ذلك بالنسبة لكوكب الأرض؟
عندا تموت شمسنا فسوف تتحول في بداية الأمر إلى نجم عملاق أحمر ضخم وستبتلع بذلك كل من كوكبي عطارد والزهرة. ولا زال توسعها لتصل الأرض مَحَط للجدل. وعند استهلاك كامل وقودها النووي ستتسبب الجاذبية بتقلص الشمس لتصبح بحجم الأرض تقريبًا، ولكن بكثافة هائلة جدًا لدرجة أن ملعقة من هذا النجم ستبلغ كتلتها 13 طنًا تقريبًا. وهذه الدورة التطورية من شأنها لخبطة مدارات الكواكب الأُخرى في النظام الشمسي، رافعة بذلك احتمال اصطدام تلك الكواكب ببعضها، وفي نهاية المطاف تفككها وسقوطها إلى داخل الشمس، تمامًا كما في الدراسة الجديدة.
ويمكن للبحث أن يساعد أيضا في تفسير مسألة رئيسية أخرى في علم الكواكب: مثل ما إذا كان الماء على الأرض موجود مسبقًا في المادة البدائية التي شكلت كوكبنا أو ما إذا كان قد دُسَّ هنا نتيجة الاصطدامات مع الأجسام الأخرى.
في وقت سابق من هذا العام تم إيجاد قزم أبيض آخر، والمطلق عليه اسم SDSS J1242، وتم التوصُّل إلى أن جوّه ملوث بكمية كبيرة من الأوكسجين، الأمر الذي زاد من احتمالية أن مذنبًا يحمل المياه قد وضعه هناك. ولكن لم يكن من الممكن الكشف بشكل مباشر عن الحطام الصخري الذي تسبب في تلوث في هذا النظام. وتقدم الدراسة الجديدة أدلة دامغة لصلة الوصل بين تفكك الأجسام الصخرية وأجواء القزم الأبيض الملوّثة.
وكان يُعتَقَد بأنه وقبل أربعة بلايين سنة، تم قصف الأرض والكواكب الصخرية الأخرى بالمذنبات والكويكبات. وفي حين أن الكويكبات في نظامنا الشمسي هي اليوم عبارة عن أجسام قاحلة، تشير الدراستين إلى أنها يمكن أن تحمل في الواقع عددًا من العناصر الثقيلة. وربما قبل 4 مليارات سنة احتوى بعضهم على الماء وربما حتى على الجزيئات العضوية المعقدة التي وفرت اللبنات الأساسية للحياة.
ويأمل الباحثون أن الدراسات المستقبلية لـ WD 1145 + 017، وربما لنظم غيرها، ومع التحليل الطيفي العابر، قد تكشف عن تواجد أكثر للجزيئات المعقدة في ذيول الغبار لتلك الحطامات الفضائية المشؤومة المصير.