جفت سیاره سرکش در سحابی شکارچی پیدا شد - دنیای فیزیک

به لطف مشاهدات جدید تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) بیش از 500 جرم سیاره ای شناور آزاد کشف شده است که در سحابی شکارچی سرگردان هستند. عجیب‌تر از همه، حدود 40 مورد از این اجرام تازه‌یافته در خوشه ذوزنقه سحابی به صورت جفت‌های دوتایی گسترده وجود دارند، که انتظارات را در مورد چگونگی شکل‌گیری این به اصطلاح «سیاره‌های سرکش» مخدوش می‌کند.

اجرام با جرم سیاره‌ای شناور آزاد که به دور یک ستاره نمی‌چرخند، قبلاً در مناطق ستاره‌زایی کشف شده‌اند، اما هرگز به تعداد دیده‌شده توسط JWST کشف نشده‌اند. دوربین مادون قرمز نزدیک (NIRCam). این اجسام قابل مشاهده هستند زیرا هنوز جوان هستند و با گرمای شکل گیری خود می درخشند. با گذشت زمان، سرد می شوند و از نظر محو می شوند.

دو فرضیه برای چگونگی تشکیل چنین سیارات شناور آزاد وجود دارد. یکی این است که آنها مانند ستاره ها سرچشمه می گیرند و مستقیماً از یک ابر مولکولی ستاره ساز فرو می ریزند و متراکم می شوند. مورد دیگر این است که آنها از طریق برافزایش هسته در مدار ستاره‌های جوان تشکیل می‌شوند تا بعداً توسط نیروهای جزر و مدی گرانشی و تشدید بیرون رانده شوند.

یک راز JuMBO

برای اکثر 540 جرم سیاره‌ای که در سحابی شکارچی یافت شده‌اند، "تقریباً به طور قطع ترکیبی از هر دو [فرآیند] خواهد بود." ساموئل پیرسون، یک محقق در آژانس فضایی اروپا (ESA) و نویسنده اصلی مقاله ای که هنوز مورد بررسی قرار نگرفته است. پیش چاپ در مورد مشاهدات جدید

با این حال، 40 یا بیشتر باینری گسترده - 9٪ از کل - با این تصویر مطابقت ندارند. پیرسون آنها را JuMBOs می‌نامد، برای اجسام باینری جرم مشتری، و آنها یک راز هستند.

پیرسون توضیح می دهد که مشکل اصلی جرم JuMBO است. مدل ها پیش بینی می کنند که حداقل جرمی که می تواند مستقیماً از یک ابر مولکولی تشکیل شود، سه برابر مشتری است. این حداقل محدودیت به این دلیل به وجود می آید که اجسام کوچکتر در حفظ گرما بهتر عمل می کنند که از انقباض بیشتر آنها جلوگیری می کند. بنابراین می‌توان انتظار داشت که اجسام کوچک‌تر با جرم سیاره‌ای (از جمله کوچک‌ترین جرم در مشاهدات JWST، که حدود 0.6 جرم مشتری است) از طریق برافزایش هسته شکل گرفته باشند - یعنی از پایین به بالا، مانند زمین - و به بیرون پرتاب شوند. از سیستم مبدأ آنها.

پیرسون می گوید: "اما مشکل اکنون این است که ما آنها را جفت پیدا می کنیم." دنیای فیزیک. "چطور روی زمین این اتفاق می افتد؟"

سناریوهای تشکیل سیاره

تا اینجای کار دو گزینه روی میز وجود دارد. یکی این است که تابع جرم اولیه، که توزیع جرم‌هایی را که ستاره‌ها با آن متولد می‌شوند، توصیف می‌کند، به جرم‌های بسیار کوچک‌تر از آن چیزی که هر کسی تصور می‌کرد گسترش می‌یابد. مورد دیگر این است که این JuMBO ها به نوعی از منظومه های سیاره ای خارج می شوند.

اگرچه هیچ مدل محکمی در مورد چگونگی بیرون انداختن یک جفت باینری وجود ندارد، یک توضیح ممکن از آن ناشی می شود روزالبا پرنا از دانشگاه استونی بروک، همراه با ییهان وانگ و ژائوآن ژو از دانشگاه نوادا در لاس وگاس، هر دو در ایالات متحده. که در یک پیش چاپ جداگانهآنها مدلی را پیشنهاد کردند که در آن دو سیاره غول‌پیکر که در فاصله‌ای دور از ستاره‌شان می‌چرخند، می‌توانند هر دو به بیرون پرتاب شوند، در صورتی که همزمان با برخورد نزدیک منظومه با ستاره‌ای نزدیک، به هم تراز شوند.

پرنا و وانگ اشاره می‌کنند که در مدل‌های شکل‌گیری سیاره‌ها، سیارات غول‌پیکر می‌توانند مستقیماً از دیسک تشکیل‌دهنده سیاره در فواصل بیش از 50 واحد نجومی (یعنی 50 برابر فاصله زمین و خورشید) از ستاره خود به هم بپیوندند.

وانگ و پرنا می‌گویند: «در سناریوی ما، JuMBOها ترجیح می‌دهند از منظومه‌های سیاره‌ای با دو سیاره غول‌پیکر با محورهای نیمه بزرگ نزدیک به هم تشکیل شوند. دنیای فیزیک. به عنوان مثال، اگر منظومه سیاره ای گسترده باشد، محتمل ترین پیکربندی یک سیاره غول پیکر در 100 AU و یک سیاره غول پیکر دیگر در 70 AU است.

فشار دادن به یک دامنه جدید

در یک مقاله منتشر شده در سال 2022، الکس شولز از دانشگاه سنت اندروز انگلستان و همکارانش پیش‌بینی کردند که JWST می‌تواند تعداد قابل توجهی از سیارات سرکش کم‌جرم را در خوشه‌های ستاره‌ای جوان شناسایی کند. شولز می گوید یافته های جدید در سحابی شکارچی این نتیجه را توجیه می کند.

او می‌گوید: «این اجرام با جرم سیاره‌ای که به تازگی کشف شده‌اند واقعاً هیجان‌انگیز هستند – آنها به‌طور شگفت‌انگیزی فراوان هستند و تعداد زیاد دوتایی‌ها کاملاً غیرمنتظره است. دنیای فیزیک. این همان چیزی است که وقتی وارد یک دامنه جدید می شوید اتفاق می افتد: چیزهای غیرمنتظره ای پیدا می کنید.

در حال حاضر، وظیفه دریافت اطلاعات بیشتر است. پیرسون و نویسنده همکارش مارک مک کاگرینکه مشاور ارشد ESA برای علم و اکتشاف است، می‌خواهد در یک مطالعه آینده نگاهی دوباره به JuMBOها بیندازد، این بار با استفاده از JWST طیف سنج مادون قرمز نزدیک (NIRSpec). این مشاهدات باید با ارائه جزئیات دما، گرانش سطح و ترکیب اتمسفر، تأیید کنند که آنها واقعاً دارای جرم سیاره ای هستند. فراتر از آن، پیرسون و مک‌کاگرین قصد دارند به دنبال اجرام با جرم سیاره‌ای در یک خوشه ستاره‌ای جوان به نام NGC 2244 بگردند که از سحابی روزت متولد شده و در فاصله 5 سال نوری از ما در صورت فلکی مونوسروس قرار دارد. پیرسون می‌گوید ستارگان NGC 000 نسبت به ذوزنقه چگالی کمتری دارند، به این معنی که فرصت‌ها برای رویارویی با ستاره‌ها که سیارات را از مدارشان بیرون می‌آورند، باریک‌تر است.

قمار ده میلیارد دلاری: چرا تاخیرهای JWST برای علم سیارات فراخورشیدی موهبتی بود

او توضیح می دهد: «احتمال کمتری وجود دارد که در مناطق واقعاً پراکنده اتفاق بیفتد، بنابراین اگر ما ناگهان دیدن JuMBO ها را متوقف کنیم، این یک تفنگ دود برای نحوه شکل گیری آنها خواهد بود.

اگرچه اطلاعات کمی از این اجرام با جرم سیاره‌ای سرکش وجود دارد، پیرسون می‌گوید تعداد آنها در کهکشان راه شیری ما بیشتر از ستاره‌هاست. این سؤالاتی را در مورد چگونگی تعریف آنها ایجاد می کند: آیا آنها سیارات هستند، کوتوله های قهوه ای فرعی یا چیز دیگری؟ با توجه به خطوط مبهم بین این دسته‌ها، ممکن است مهم نباشد و پیرسون از چنین بحث‌هایی دوری می‌کند.

او با خنده می‌گوید: «چگونگی تلاش و تعریف آن‌ها راهی عالی برای ایجاد مشاجره است.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/pairs-of-rogue-planets-found-wandering-in-the-orion-nebula/