السباق بين الكواكب لدراسة المذنب بين النجوم 3I/ATLAS

عندما دخل المذنب 3I/ATLAS إلى النظام الشمسي هذا الصيف، أطلق حملة علمية لدراسة ما تمكن علماء الفلك بسرعة من تحديده وهو ثالث جسم بين نجمي معروف يمر عبر جوارنا السماوي.

وسرعان ما انتقل هذا العلم بين الكواكب. في أوائل أكتوبر، بعد ثلاثة أشهر فقط من اكتشاف علماء الفلك للمذنب 3I/ATLAS لأول مرة، وجهت وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية (ESA) أنظارهم نحو المذنب الدخيل. وفي الأيام والأسابيع المقبلة، ستحذو حذوها البعثات المتجهة إلى كوكب المشتري.

إنه مسعى يشمل النظام الشمسي الداخلي، مدفوعًا بحماس العلماء لاكتشاف نادر لجسم بين النجوم. تقول كارين ميتش، عالمة فلك الكواكب في جامعة هاواي: “كانت كل واحدة من هذه الكواكب مميزة وثمينة، وكل شخص يسقط كل شيء لينظر إليها”. وفي عصر لم يتمكن فيه العلماء بعد من إطلاق مهمة متخصصة للقبض على هؤلاء الزوار الغريبين، فإن تجنيد المركبات الفضائية التي تستكشف النظام الشمسي بالفعل للقيام بهذه المهمة هو ثاني أفضل شيء. يقول ميتش: “لديك مهمة مجانية نوعًا ما”.

---

حول دعم الصحافة العلمية

إذا كنت تستمتع بهذا المقال، ففكر في دعم صحافتنا الحائزة على جوائز من خلال الاشتراك. من خلال شراء اشتراك، فإنك تساعد على ضمان مستقبل القصص المؤثرة حول الاكتشافات والأفكار التي تشكل عالمنا اليوم.

---

تعرف على المذنب 3I/ATLAS

يكشف اسم المذنب 3I/ATLAS عن أساسيات قصته. وهو مذنب والجسم الثالث الذي يمر عبر نظامنا الشمسي والذي تمكن العلماء من تأكيد أنه نشأ من نجم آخر. تم اكتشافه لأول مرة في الأول من يوليو بواسطة تلسكوب المسح التابع لنظام الإنذار الأخير بتأثيرات الكويكبات الأرضية (ATLAS) في ريو هورتادو، تشيلي.

قرر علماء الفلك بسرعة أن المذنب 3I/ATLAS كان ينطلق عبر الفضاء بسرعة لا تصدق تبلغ 137000 ميل في الساعة، وأن مساره رسم شكلًا زائدًا وليس شكلًا بيضاويًا، وكلاهما يشير إلى أنه جاء من خارج نظامنا الشمسي. وباعتباره الجسم الثالث المعروف بين النجوم، ينضم 3I/ATLAS إلى صفوف 1I/'Oumuamua، المكتشف في عام 2017، والمذنب 2I/Borisov، المكتشف في عام 2019.

يقول كوانزهي يي، عالم فلك الكواكب في جامعة ميريلاند وجامعة بوسطن: “لدينا الآن ثلاثة زوار بين النجوم”. “ويبدو أن كل واحد منهم لديه قصة مختلفة ليرويها.”

العلماء الذين يعملون على فهم هذه الأجسام النادرة يقارنونها ببعضها البعض وبأكثر من 4000 مذنب عادي قضت وجودها بالكامل في نظامنا الشمسي. في بعض الأحيان تبدو المذنبات بين النجوم مألوفة؛ في بعض الأحيان لا يفعلون ذلك. من الناحية العلمية، إنه وضع مربح للجانبين. يقول ميتش: “إن رؤية الاختلافات عن المذنبات العادية في نظامنا الشمسي أمر مثير للاهتمام حقًا”. “إن رؤية أنهم جميعًا متشابهون إلى حد كبير أمر مثير للاهتمام أيضًا، لأن هذا يمنحنا الثقة في أن عملية بناء الكواكب هي نفسها في كل مكان.”

منذ اكتشاف المذنب 3I/ATLAS، بذل علماء الفلك جهدًا كبيرًا في محاولة إلقاء نظرة خاطفة على قصة هذا الجسم. وفي غضون أسابيع قليلة، حصل العلماء أيضًا على صورة جيدة بما فيه الكفاية للجسم للتأكد من أنه مذنب، وهو جسم جليدي تتحول مادته بحرارة الشمس إلى سحابة بخار، مما يخلق هالة غامضة يسميها العلماء بالغيبوبة.

أظهرت الملاحظات اللاحقة أن الغيبوبة مليئة بثاني أكسيد الكربون. إنه اكتشاف مثير للاهتمام لأن ثاني أكسيد الكربون المتجمد، والذي نعرفه بالثلج الجاف، يتحول إلى غاز عند درجات حرارة باردة جدًا. إن رؤية مثل هذه الكميات الكبيرة من ثاني أكسيد الكربون على 3I/ATLAS يعني أن الجسم يجب أن يكون قد تشكل في مكان بارد جدًا، وبالتالي بعيدًا تمامًا عن نجمه، كما يقول داريل سيليجمان، عالم الكواكب في جامعة ولاية ميشيغان.

ويقول: “هذا يخبرك، على الأرجح، أن تكوين المذنبات يختلف تمامًا في الأنظمة الشمسية الأخرى، وأن هذه المذنبات البينجمية هي نوع مختلف تمامًا من المذنبات عن تلك الموجودة في النظام الشمسي”.

أفضل وقت للمراقبة هو طوال الوقت

عندما لمح علماء الفلك 3I/ATLAS لأول مرة في أوائل شهر يوليو، كان الجسم على بعد أكثر من 400 مليون ميل من الشمس، داخل مدار كوكب المشتري مباشرةً. لكن بالنسبة للأجسام الموجودة بين النجوم، فإن الحياة تتحرك بسرعة كبيرة. في 29 أكتوبر، عندما وصل إلى الحضيض الشمسي – النقطة في مساره عندما كان أقرب إلى الشمس – كان على بعد أكثر من 125 مليون ميل من نجمنا، أي ما يقرب من نصف المسافة المدارية للأرض.

يقول سليغمان: “إن المذنبات عبارة عن عوالم صغيرة ديناميكية، لأن المسافة بينها وبين الشمس تتغير دائمًا”. بالنسبة للمذنبات بين النجوم، هذا صحيح أكثر. يقول عن هذه الأشياء الرشيقة: “يبدو الأمر كما لو أن كل شيء على الطريق السريع أو شيء من هذا القبيل”.

الدعامة الأساسية لعلم المذنبات هي ملاحظة سطوع الجسم مع تغير بعده عن الشمس لأن ذلك يتسبب في تغير درجة حرارة المذنب. مع ارتفاع درجة حرارة المذنب، يمكن أن تتحول النكهات الجديدة من الجليد إلى غاز، مما يسبب زيادات مفاجئة في السطوع أو الانفجارات.

يقول يي: “أحد الأجزاء الأكثر إثارة في علم المذنبات هو أنك لا تعرف ما الذي سيفعله في اليوم التالي أو الأسبوع التالي”.

ومن خلال مراقبة سطوع المذنب عند اقترابه من الشمس، يمكن للعلماء استنتاج أنواع الجليد التي يحملها المذنب. يمكن أن توفر التفاصيل الدقيقة للعملية رؤية أكثر تفصيلاً. على سبيل المثال، لا يبدو أن كل ثاني أكسيد الكربون المتجمد الموجود على 3I/ATLAS قد بدأ في التحول إلى غاز بالسرعة التي توقعها العلماء، كما يقول ميتش، مما يشير إلى أن الجليد الجاف كان مدفونًا تحت سطح المذنب، ربما بسبب تقلبات سابقة عبر نجم.

يجلب الحضيض الشمسي لأي مذنب أكبر التغيرات في درجات الحرارة، مما يجعل الأيام المحيطة بهذا الحدث من أكثر الأيام إثارة للاهتمام لمراقبة كرة الثلج الكونية هذه. يقول سليغمان: “إن عمليات الرصد التي تتم بالقرب من الحضيض الشمسي مباشرةً، عندما يكون الجو أكثر دفئًا وتتمتع بأكبر قدر من أشعة الشمس، هي الأكثر أهمية بالنسبة لك”. لكن بالنسبة لـ 3I/ATLAS، هناك مشكلة واحدة فقط: فهو موجود حاليًا على الجانب الآخر من الشمس، حيث لا تستطيع الأجهزة المرتبطة بالأرض رؤيته.

المركبة الفضائية أهوي

لكن عيون البشرية في النظام الشمسي لم تعد عالقة على الأرض، مما يوفر للعلماء فرصة محيرة لمراقبة 3I/ATLAS. يقول ميتش: “إذا تمكنت من الحصول على معلومات من الهدف في وقت لا يستطيع أي شيء على الأرض القيام بذلك لأنه خلف الشمس، فستكون لديك معلومات جديدة لا يمكنك الحصول عليها بأي طريقة أخرى”.

لهذا السبب، في أعقاب اكتشاف 3I/ATLAS، سارع العلماء إلى تنسيق حملة مراقبة بين الكواكب. ذكرت وكالة ناسا أن مجموعة من بعثات علوم الكواكب ستحاول مراقبة المذنب 3I/ATLAS: مركبات المريخ الجوالة Perseverance and Curiosity، وMars Reconnaissance Orbiter، ومهمة Europe Clipper المتجهة إلى القمر الجليدي لكوكب المشتري، ومهمتي الكويكبات Lucy وPsyche. وتشارك أيضًا مهمات شمسية، بما في ذلك مسبار باركر الشمسي، ومقياس الاستقطاب الذي تم إطلاقه مؤخرًا لتوحيد مهمة كورونا والغلاف الشمسي (PUNCH)، ومرصد الطاقة الشمسية والغلاف الشمسي (SOHO)، الذي تديره ناسا مع وكالة الفضاء الأوروبية. وبعثات وكالة الفضاء الأوروبية الموجودة في المريخ أو المتجهة إلى المشتري تفعل ذلك أيضًا.

على الرغم من حماس العلماء، فإن التقاط مذنب بين النجوم بمركبة فضائية بين الكواكب ليس بالأمر السهل. يقول سليغمان: “في هذه البعثات الفضائية، كل أداة على حدة هي إنجاز هندسي مخصص لأخذ العينات وأخذ القياسات عندما تكون قريبًا جدًا من شيء ما”. إن اختيار هذه الآلات المضبوطة بدقة للقيام بشيء يتجاوز حدودها هو خطوة جريئة. ويقول: “إن الأمر أشبه بالقيادة إلى العمل في سيارة لامبورجيني أو شيء من هذا القبيل”.

ولكن لا يوجد شيء يحبه علماء المهمة أكثر من التحدي، وهكذا، في أوائل أكتوبر، عندما وصل المذنب 3I/ATLAS إلى أقرب نقطة من المريخ، كانت المركبة الفضائية جاهزة. وقد شاركت وكالة الفضاء الأوروبية بالفعل الصور التي التقطتها مسبارها ExoMars، والتي تظهر المذنب وهو يتحرك عبر مجال رؤيتها على بعد حوالي 19 مليون ميل. ولا يزال علماء وكالة الفضاء الأوروبية يحاولون العثور على علامات للمذنب في البيانات الواردة من المركبة المدارية Mars Express.

وفي الوقت نفسه، التزمت ناسا الصمت. قبل أيام فقط من وصول 3I/ATLAS إلى أقرب نقطة من المريخ، نفد التمويل من الحكومة الفيدرالية، وأغلقت وكالة ناسا، مثل جميع الوكالات، أي عمل لا يعتبر بالغ الأهمية للمهمة. عادةً، يتضمن هذا التعيين المهام اللازمة للحفاظ على سلامة المهام التشغيلية، مثل الاتصالات الأساسية واستكشاف الأخطاء وإصلاحها، ولكن ليس تحليل الصور وتوزيعها.

على الرغم من الإغلاق الفيدرالي للولايات المتحدة، فإن العلماء لديهم إمكانية الوصول المباشر إلى بعض البيانات التي تجمعها البعثات، وتشير التلميحات المبكرة إلى أن الاندفاع لدراسة المذنب 3I/ATLAS يؤتي ثماره. في 28 أكتوبر، نشر الباحثون ورقة بحثية أولية تعتمد على البيانات التي تم جمعها مؤخرًا قبل أربعة أيام من مركبة فضائية شملت القمر الصناعي لرصد الأرض GOES-19 والمركبتين الفضائيتين لرصد الشمس SOHO وSTEREO-A. تشير هذه البيانات إلى أن المذنب قد سطع بشكل حاد في شهري سبتمبر وأكتوبر، كما قال العلماء، وهو احتمال محير.

الآن بدأت مجموعة جديدة من عمليات رصد المركبات الفضائية. في 2 نوفمبر، ستوجه مهمة مستكشف أقمار المشتري الجليدية (JUICE) التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية أنظارها إلى 3I/ATLAS، مع استمرار عمليات الرصد طوال الشهر لمتابعة المذنب وهو يبرد بعد تأرجحه مع الشمس.

الفرصة الأكثر إثارة

لكن المركبة الفضائية يوروبا كليبر التابعة لناسا – وهي مهمة مماثلة مصممة لحل ألغاز القمر الأكثر جليدًا والأكثر إثارة لكوكب المشتري – ربما تواجه الفرصة الأكثر إذهالًا على الإطلاق. وذلك لأنه وفقًا لطبعة أولية حديثة، قرر العلماء أنه في الفترة ما بين 30 أكتوبر و6 نوفمبر، قد يطير المسبار مباشرة عبر الذيل الأيوني للمذنب 3I/ATLAS.

إن ما سيحدث بالضبط من المحاذاة غير واضح، نظرًا لاستمرار إغلاق الحكومة، وبالتأكيد لن نعرف ما هي الملاحظات التي تمكنت أوروبا كليبر من القيام بها، إن وجدت، حتى تنتهي المواجهة وتستأنف ناسا الاتصالات العادية. لكن الآمال كبيرة في أن يتمكن فريق المهمة من ترتيب عمليات المراقبة في حالة الإمساك بالذيل الأيوني للمذنب.

أثناء اندفاع المذنب أمام نجمنا، يمكن أن يشكل ذيلين مختلفين. يتبع الذيل الغباري دائمًا جسم المذنب ويتضمن مواد غير مشحونة يلقيها الجسم، في حين يشير الذيل الأيوني دائمًا بعيدًا عن الشمس لأنه يتشكل عندما تتفاعل الجسيمات المشحونة المتدفقة من الشمس في الرياح الشمسية مع الغاز المحيط بالمذنب.

وهذا يجعل الذيل الأيوني لمذنب بين النجوم منطقة متموجة، نتاج الجليد من نظام نجمي غريب يلبي تأثير شمسنا. لا يعرف العلماء بالضبط ما الذي يمكن أن يتعلمه يوروبا كليبر إذا تمكن بالفعل من الإمساك بالذيل الأيوني لـ 3I/ATLAS لأنهم لم يقوموا بمثل هذه الملاحظات من قبل.

كتب سام جرانت، عالم الفيزياء الفلكية في المعهد الفنلندي للأرصاد الجوية والمؤلف المشارك لورقة ما قبل الطباعة التي حددت فرصة يوروبا كليبر، في رسالة بالبريد الإلكتروني إلى: “بدون أمثلة سابقة للقاءات مع مذنبات بين النجوم، من الصعب أن نقول ما الذي سنخرج به من هذا الأمر”. العلمية الأمريكية.

لكن بالنسبة للعلماء، فإن أي محاولة للقبض على مذنب بين النجوم تستحق العناء. يقول ميتش: “لديك قطعة من نظام نجمي آخر قريب بدرجة كافية من موطننا بحيث يمكننا دراستها بالتفصيل”.

تقارير إضافية من قبل لي بيلينغز.