صورة هابل للحلقة حول Fomalhaut. حقوق الصورة: هابل. اضغط للتكبير.
تقدم الصورة الأكثر تفصيلاً للضوء المرئي من NASA Hubble Space Telescope التي تم التقاطها على الإطلاق من حلقة ضيقة ومغبرة حول النجم القريب Fomalhaut (HD 216956) ، أقوى دليل حتى الآن على أن كوكبًا غير مرئي وغير مرئي قد يسحب الجاذبية على الحلبة.
يُظهر هابل بشكل لا لبس فيه أن مركز الحلقة يبعد مسافة 1.4 مليار ميل (15 وحدة فلكية) عن النجم. هذه مسافة تساوي نصف المسافة تقريبًا عبر نظامنا الشمسي. قال علماء الفلك أن التفسير الأكثر معقولية هو أن كوكبًا غير مرئي يتحرك في مدار بيضاوي الشكل يعيد تشكيل الحلقة بسحبها الجاذبي. لن يكون للحلقة اللافتة بشكل هندسي ، المائلة بشكل غير مباشر نحو الأرض ، تعويض كبير إذا تأثرت ببساطة بجاذبية Fomalhaut وحدها.
تم الاستدلال على إزاحة مركز الحلقة من النجم من ملاحظات الطول الموجي السابقة والطويلة باستخدام تلسكوبات مقياس التيار المتردد على ماونا كيا ، هاواي ، تلسكوب سبيتزر الفضائي ، مرصد مقياس الكالتيك ، وتطبيق النمذجة النظرية والافتراضات المادية. تكشف الآن صور هابل الحادة عن تعويض الحلقة من Fomalhaut.
تقدم هذه الملاحظات الجديدة دليلاً قويًا على أن جسمًا واحدًا غير مرئي على الأقل يدور حول كتلة كوكبية. كان هابل قد اكتشف جسمًا أكبر من كوكب ، مثل قزم بني. قال بول كالاس من جامعة كاليفورنيا في بيركلي: "تؤكد صور هابل الجديدة تلك الفرضيات السابقة التي اقترحت أن كوكبًا يزعج الحلقة". تتشابه الحلقة مع حزام كويبر في نظامنا الشمسي ، وهو خزان ضخم من المواد الجليدية التي خلفها تشكيل كواكب النظام الشمسي.
تقدم الملاحظات نظرة ثاقبة لسنوات تكوين نظامنا الشمسي ، عندما لعبت الكواكب لعبة دربي الهدم مع الحطام المتبقي من تكوين كواكبنا ، مما أدى إلى تشتيت العديد من الأجسام عبر الفضاء. قد تكون بعض المواد الجليدية قد اصطدمت بكواكب النظام الشمسي الداخلي ، وترويها بالماء المتكون في النظام الشمسي الخارجي الأكثر برودة. قد تكون الحطام الأخرى قد سافرت إلى الخارج ، لتشكيل حزام كويبر وسحابة أورت ، وهي سحابة كروية من المواد المحيطة بالنظام الشمسي.
يمتلك هابل فقط الدقة البصرية الرائعة ليثبت أن الحافة الداخلية للحلقة أكثر حدة من الحافة الخارجية ، وهي علامة منبهة على أن جسمًا ما يجتذب مادة مثل الجاذبية لإزالة الجليد. توقيع كلاسيكي آخر لتأثير الكوكب هو العرض الضيق نسبيًا للحلقة ، حوالي 2.3 مليار ميل (25 وحدة فلكية). قال الفلكيون إنه بدون وجود جسم يحافظ على جاذبية مادة الحلقة بشكل جاذبي ، فإن الجسيمات ستنتشر على نطاق أوسع.
"ما نراه في هذه الحلقة يشبه ما يتم رؤيته في صور المركبة الفضائية كاسيني لحلقات زحل الضيقة. في تلك الصور ، تقوم أقمار زحل "برعاية" مادة الحلقة ومنع الحلقة من الانتشار ، "قال كالاس.
قد يكون الكوكب المشتبه به يدور بعيدًا عن Fomalhaut ، داخل الحافة الداخلية لحلقة الغبار ، بين 4.7 مليار و 6.5 مليار ميل (50 إلى 70 وحدة فلكية) من النجم. الحلقة هي 12 مليار ميل (133 وحدة فلكية) من Fomalhaut ، والتي هي أبعد بكثير من كوكبنا الخارجي بلوتو من الشمس. لا تكشف ملاحظات هابل هذه الكوكب المفترض مباشرة ، لذا لا يستطيع الفلكيون قياس كتلته. وبدلاً من ذلك ، سيجريون محاكاة كمبيوتر لديناميات الحلقة لتقدير كتلة الكوكب.
ينشر كالاس والمتعاونون جيمس ر. جراهام من جامعة كاليفورنيا في بيركلي ومارك كلامبين من مركز ناسا جودارد لرحلات الفضاء في جرينبيلت ، ماريلاند نتائجهم في عدد 23 يونيو 2005 من مجلة نيتشر.
Fomalhaut ، نجم عمره 200 مليون سنة ، هو مجرد رضيع مقارنة بشمسنا التي يبلغ عمرها 4.5 مليار عام. تقع على بعد 25 سنة ضوئية من الشمس. تقع حلقة Fomalhaut في كوكبة Piscis Austrinus (الأسماك الجنوبية) ، وهي أكبر بعشر مرات من أقراص الحطام التي شوهدت سابقًا حول النجوم AU Microscopii و Beta Pictoris ، حيث قد تكون الكواكب لا تزال تتشكل. إذا كان نظامنا الشمسي هو أي مثال ، فيجب أن تكون الكواكب حول Fomalhaut في غضون عشرات الملايين من السنين بعد ولادة النجم.
كما توفر صور هابل لمحة عن المنطقة الكوكبية الخارجية المحيطة بنجم آخر غير شمسنا. تدور العديد من الكواكب التي يزيد عددها عن 100 كوكب خارج نظامنا الشمسي بالقرب من نجومها. تفضل معظم تقنيات الكشف عن الكوكب الحالية العثور على كواكب قريبة من نجومها.
"يشير حجم حلقة الغبار في Fomalhaut إلى أنه ليست كل الأنظمة الكوكبية تتشكل وتتطور بنفس الطريقة؟ وأوضح كالاس أن بنيات الكواكب يمكن أن تكون مختلفة تمامًا من نجمة إلى نجمة. "في حين أن حلقة فومالهاوت مماثلة لحزام كويبر ، فإن قطرها أكبر أربع مرات من حزام كويبر."
استخدم علماء الفلك الفقرة التكميلية للكاميرا المتقدمة (ACS) على متن هابل لحجب الضوء من النجم الساطع حتى يتمكنوا من رؤية التفاصيل في الحلقة الباهتة.
قال كلامبين: "تقدم حلقة ACS تباينًا كبيرًا ، مما يسمح لنا برؤية بنية الحلقة مقابل الوهج الساطع للغاية من Fomalhaut". "من المستحيل حاليًا إجراء هذه الملاحظة على الأطوال الموجية المرئية بدون تلسكوب هابل الفضائي. حقيقة أننا تمكنا من اكتشافه باستخدام هابل كانت غير متوقعة ، لكنها مثيرة للإعجاب. "
استخدم كالاس ومعاونيه هابل على مدى خمسة أشهر في عام 2004؟ 17 مايو ، 2 أغسطس ، و 27 أكتوبر؟ لرسم خريطة هيكل الحلقة. لم يتم تصوير أحد جوانب الحلقة لأنه امتد إلى ما وراء مجال رؤية كاميرا ACS. سيستخدم الفلكيون هابل مرة أخرى هذا الصيف لرسم خريطة للحلقة بأكملها. ويتوقعون أن تكشف بيانات هابل الإضافية ما إذا كانت الحلقة بها فجوات أم لا ، والتي كان يمكن اقتطاعها من خلال تأثير الجاذبية لجسم غير مرئي. قد تُظهر حالات التعريض الأطول والأعمق أيضًا ما إذا كان للحلقة قطر أعرض مما هو معروض حاليًا. بالإضافة إلى ذلك ، سيقيس علماء الفلك ألوان الحلقة لتحديد خصائصها الفيزيائية ، بما في ذلك تركيبها.
أظهرت خرائط الانبعاث الحراري السابقة لـ Fomalhaut أن أحد جانبي الحلقة أكثر دفئًا من الجانب الآخر ، مما يعني أن الحلقة خارج المركز بحوالي نصف المسافة المقاسة بواسطة هابل. يمكن تفسير هذا الاختلاف من خلال حقيقة أن صور ACS لهابل لهيكل الحلقة أكثر حدة 100 مرة من مشاهدات الطول الموجي الأطول ، وبالتالي ، تعطي نتيجة أكثر دقة. أو قد يعني التناقض أن حجم الحلقة يبدو مختلفًا في الأطوال الموجية الأخرى.
تم اكتشاف حلقة الغبار في Fomalhaut في عام 1983 في ملاحظات أدلى بها القمر الصناعي الفلكي للأشعة تحت الحمراء (IRAS) التابع لناسا. وقال كالاس إن النظام هدف مقنع للتلسكوبات المستقبلية مثل تلسكوب جيمس ويب الفضائي و Terrestrial Planet Finder.
المصدر الأصلي: نشرة هابل الإخبارية
