عندما تصل النجوم إلى نهاية دورات حياتها، فإنها تتعرض لانهيار الجاذبية وتتخلص من طبقاتها الخارجية. تترك النجوم الأكبر حجمًا ثقبًا أسود، بينما تترك النجوم الأصغر بقايا تُعرف باسم النجم النيوتروني أو “القزم الأبيض”. يشكل الغاز والغبار المتساقط سديمًا، وهو غلاف لامع ينيره إشعاع القزم الأبيض. لكن لبعض الوقت، توقع علماء الفلك أن أجيالًا جديدة من الكواكب قد تتشكل عندما يستقر الغاز والغبار في قرص تراكمي جديد.
بعد التمشيط في أرشيف بيانات تلسكوب هابل الفضائي، اكتشف فريق بقيادة باحثين من جامعة وارويك نجمًا قد يستضيف كوكبًا يتكون من مادة متراكمة تساقطت من بقايا نجمية. النظام، المعروف باسم HS 0209+0832، هو نجم قزم أبيض يبلغ نصف قطره حوالي 1٪ من نصف قطر الشمس ولكن كتلته تبلغ حوالي 60٪. وإذا تم تأكيده، فسيكون هذا الكوكب هو أول كوكب من “الجيل الثاني” يتم تأكيده على الإطلاق.
تألف الفريق الدولي من باحثين من مركز الكواكب الخارجية والقابلية للسكن بجامعة وارويك، ومعهد الفيزياء الفلكية في جزر الكناري (IAC)، ومعهد راكا للفيزياء، ومعهد الفيزياء النظرية والفيزياء الفلكية، وجامعة ويسكونسن، ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT)، ومختبر فيزياء الغلاف الجوي والفضاء (LASS)، وجامعة هارفارد وجامعة هارفارد. مركز سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA)، ومعهد علوم التلسكوب الفضائي (STScI).
نُشرت ورقة تصف النتائج التي توصل إليها الفريق في الخامس من أكتوبر عام 2008 علم الفلك الطبيعة.
تتشكل الأنظمة الكوكبية عادةً بعد وقت قصير من ولادة نجم جديد، من الغاز المتبقي والغبار الذي يسقط في القرص التراكمي المحيط بالشمس حوله. هذه هي الطريقة التي تشكلت بها الأرض وكواكب “الجيل الأول” الأخرى في النظام الشمسي في كاليفورنيا. منذ 4.5 مليار سنة. عندما لاحظ هابل لأول مرة HS 0209+0832 في عام 1999، اكتشف ما يقرب من 100 علامة كيميائية لا يمكن التعرف عليها.
وباستخدام قاعدة بيانات كيميائية محدثة، أعادت ويليامز وزملاؤها فحص بيانات هابل ووجدوا أن النيوبيوم (Nb) يطابق العديد من التوقيعات. قال ويليامز:
بدلًا من أن تكون مرحلة القزم الأبيض بمثابة خاتمة لقصة النجم وكواكبه، يشير هذا البحث إلى الأنظمة التي نعرفها باعتبارها مجرد فصل أول من حكاية أطول بكثير، مع ظهور بعض الشخصيات الجديدة. هذا احتمال مثير حقًا للمتابعة.
ما يعرضه لنا هابل في نظام القزم الأبيض هذا هو شيء لم نره من قبل: وفرة عالية من عنصر النيوبيوم، الذي لم أكن على دراية بتوقيعه عندما وجدته لأول مرة في البيانات الأرشيفية.
في حين أن هذا العنصر موجود في نظامنا الشمسي ويستخدم في المنتجات التجارية، إلا أنه لم يتم العثور على النيوبيوم في أي من الأقزام البيضاء التي تم تحليلها حتى الآن. علاوة على ذلك، تشير الكمية التي اكتشفها هابل إلى وجود كوكب ضخم غني بالمادة. كعنصر أثقل، يتشكل النيوبيوم فقط من خلال العمليات التي تتم في النجوم المحتضرة. باختصار، لا يمكن لكوكب يحتوي على نفس القدر الذي اكتشفه هابل أن يتشكل إلا بعد أن تحول نجمه إلى مستعر أعظم.
بمجرد قذف هذه المادة، يفترض الفريق أن بعضها اندمج لتكوين كوكب غازي عملاق بينما كان الباقي متناثرًا منذ فترة طويلة. قال المؤلف المشارك نيكولاس ستون، عالم الفيزياء الفلكية النظرية في جامعة ويسكونسن – ماديسون:
النيوبيوم والعناصر الأخرى الأثقل من الحديد لها خصوصية فلكية، لأنها، على عكس العديد من العناصر الشائعة، لا تتشكل في قلوب النجوم عن طريق الاندماج النووي الحراري. وبدلاً من ذلك، لا يمكن تصنيع هذه العناصر الثقيلة إلا في ظروف غريبة تظهر لفترة وجيزة داخل النجوم المحتضرة. إن وجود النيوبيوم هو علامة على مخاض “الموت” وطرد أحشاء النجم المحتضر إلى الفضاء.
يُظهر طيف تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا الوفرة غير العادية لبعض العناصر التي عثر عليها في نظام HS 0209+0832. حقوق الصورة: ناسا، وكالة الفضاء الأوروبية، ليا هوستاك (STScI)
أكد فريق البحث ملاحظات هابل من خلال البيانات الأرشيفية من مهمة مستكشف الأشعة فوق البنفسجية الطيفية البعيدة (FUSE) المتقاعدة الآن. كما استشاروا بيانات من القمر الصناعي لمسح الكواكب الخارجية العابرة (TESS)، الذي رصد القزم الأبيض لمدة أربعة أشهر. بناءً على البيانات المتاحة، يقدر الفريق أن الكوكب المرشح هو عملاق غازي مماثل في الحجم لكوكب المشتري الذي يدور حول HS 0209 + 0832 على مسافة حوالي 6 ملايين كيلومتر (3.7 مليون ميل)، وهو أقرب بكثير من مدار عطارد حول الشمس (58 مليون كيلومتر؛ 36 مليون ميل).
وخلصوا أيضًا إلى أنه نظرًا لأن HS 0209 + 0832 لا يزال صغيرًا نسبيًا، فإنه لا يزال حارًا جدًا ويفجر هذا الكوكب بإشعاع مكثف يؤدي (مع قرب الكوكب) إلى تجريد غلافه الجوي بسرعة. قد يعني هذا أن الكوكب لديه ذيل يشبه المذنب من المواد التي تقع في مدار حول النجم وتتراكم تدريجياً على سطحه، وهو ما سمح لهابل باكتشاف آثار النيوبيوم.
وقال ويليامز: “إذا كان كوكب الجيل الثاني موجودا، فأعتقد أنه من المرجح أن يبقى على قيد الحياة”. “في نهاية المطاف سوف يبرد القزم الأبيض ثم يحافظ على درجة حرارة ثابتة، مع وجود الكوكب في منطقته الصالحة للسكن لملايين السنين.” ويخطط الفريق لدراسة هذا الكوكب لعدة سنوات أخرى للتعرف على كواكب الجيل الثاني، ومدى شيوعها، وكيف تتطور في مدار الأقزام البيضاء.
مزيد من القراءة: ناسا
