تلعب العديد من الأجسام الفلكية قواعد واضحة وتندرج ضمن فئات أنيقة، لكن الأقزام البنية (الأجرام السماوية الضخمة جدًا بحيث لا يمكن اعتبارها مجرد كواكب، ولكنها أصغر من أن تكون نجومًا حقيقية) تستمر في رفض التعاون.
قام علماء الفلك مؤخرًا بدراسة عينة مكونة من 70 جسمًا، بدءًا من الكواكب ذات كتلة المشتري إلى الأقزام البنية التي هي على حافة النجومية. من خلال البحث عن العلاقة بين كتلة هذه الأجسام وسمات معينة لأنظمتها النجمية (مثل ما إذا كان النجم المضيف يحتوي على عناصر أثقل من الهيليوم، أو مدى استدارة مدارات الأجسام)، يأمل الباحثون في رسم خط واضح يقسم الأجسام الضخمة التي تتشكل مثل النجوم وأخرى أصغر تتشكل مثل الكواكب. لكن كان مصيرهم خيبة الأمل، لأن الكون الفعلي فوضوي ومعقد.
تتشكل الكواكب والنجوم بشكل مختلف، باستثناء تلك المجموعة الموجودة في المنتصف
النجوم، بحكم تعريفها، تبلغ كتلتها ما لا يقل عن 80 مرة كتلة كوكب المشتري، وتتشكل من الخارج إلى الداخل. عندما تتشكل كتلة من الغاز في سحابة جزيئية ينهار تحت جاذبيته، وتبدأ الذرات المكتظة في قلبه بالاندماج معًا، مما يؤدي إلى إطلاق الحرارة والضوء؛ ولد نجم.
ومن ناحية أخرى، تتشكل الكواكب الغازية العملاقة التي تصل أحجامها إلى حوالي كتلة المشتري من الداخل إلى الخارج. أولاً، تتجمع بضع حبيبات من الغبار معًا في قرص المادة حول نجم حديث الولادة، وتكون جاذبيتها مجتمعة كافية للبدء في جذب المزيد من الغبار. تستمر المواد في التراكم بشكل أسرع وأسرع، مما يؤدي إلى تكوين نواة صخرية محاطة بطبقات سميكة من الغاز.
ومع ذلك، يوجد في المنتصف عدد كبير من الأجسام التي لا يعرف علماء الفلك ما إذا كانوا سيصنفونها على أنها “النجوم الفاشلة“أو”الكواكب المتضخمة.”
تتراوح كتلة الأقزام البنية بين 13 و80 مرة كتلة كوكب المشتري، وهي ليست ضخمة بما يكفي لرصدها. فتيل الهيدروجين إلى الهيليوم مثل نجم حقيقي، لكنها كبيرة بما يكفي لدمج الديوتيريوم، وهو نظير الهيدروجين الذي يتضمن نيوترونًا مع البروتون القياسي والإلكترونات. (من الغريب أن الديوتيريوم يتطلب ضغطًا أقل للاندماج في الهيليوم مقارنة بالهيدروجين المستقيم). ثم هناك “أقزام بنية فرعية”، وهي عمالقة غازية عملاقة حقًا وفقًا لمعايير الكوكب، لكنها ليست كبيرة بما يكفي لتكون أقزامًا بنية حقيقية.
من الناحية المثالية، يجب أن يكون هناك خط واضح: الأجسام التي تزيد عن كتلة معينة يجب أن تكون نجومًا فاشلة تشكلت من سحب الغاز المنهارة، والأجسام التي تقل عن تلك الكتلة يجب أن تكون كواكب متضخمة تتجمع من أقراص كوكبية.
لكن حتى الآن، لم يحالف الفلك الكثير من الحظ في العثور على مثل هذا الخط.
في عام 2024، عالم الفيزياء الفلكية ستيفن جياكالون، أحد المؤلفين المشاركين في الدراسة الحالية، وجدت قزمًا بنيًا يبدو أنه قد تشكل عن طريق تراكم النواةمما يجعله أكبر كوكب على الإطلاق. ويبدو أن بعض الأقزام دون البنية – وهي كواكب عملاقة ليست كبيرة بما يكفي لاعتبارها أقزامًا بنية – قد تشكلت بسبب انهيار الجاذبية، مما يعني أنها فشلت بشدة في أن تصبح نجومًا لدرجة أنها لم تتمكن حتى من التحول إلى أقزام بنية.
كتب جيلبرت وزملاؤه في ورقتهم البحثية الأخيرة: “ما زال يتعين تحديد حجم الجسم الذي يمكن أن يتشكل عن طريق تراكم النواة أو مدى صغر الجسم عن طريق عدم استقرار القرص أو تجزئة السحابة”.
“ربما… لم نقم بعد بفحص المجموعة الصحيحة من المعلمات”
استخدم جيلبرت وزملاؤه نماذج إحصائية لاختبار مدى ارتباط كتلة أجسامهم بالتركيب الكيميائي للنجوم المضيفة وشكل مدارات الأجسام.
إن النظر إلى الانحراف المداري لهذه الأجسام (وهو مقياس لمدى قرب المدار من الدائرة المثالية) يحكي نفس القصة تقريبًا. تميل الأجسام الأقل ضخامة إلى أن تكون لها مدارات مستديرة، في حين أن الأجسام الأكثر ضخامة والتي تشبه القزم البني تختلف أكثر في انحرافها المركزي. ومع ذلك، لاحظ جيلبرت وزملاؤه أن هذا الاتجاه كان تدريجيًا للغاية.
كتب الباحثون في ورقتهم البحثية الأخيرة: “قد نفترض بشكل معقول أنه مع زيادة كتلة الجسم، فإن احتمالية تشكله عن طريق التراكم الأساسي تنخفض واحتمالية تشكله بسبب عدم استقرار الجاذبية (سحابة غازية تنهار على نفسها)”، لكنه أكثر من مجرد طيف من الفرز النظيف للأشياء إلى مجموعتين.
ثم هناك المعدنية. لا يمكن للكوكب أن يجمع ما يكفي من المواد، وبسرعة كافية، لينمو ليصبح عملاقًا غازيًا إلا إذا تشكل في نظام نجمي معدني للغاية، مما يعني أنه مليء بالعناصر الأثقل من الهيليوم (ومعظمها من الكربون والأكسجين والحديد). لذلك، إذا كان هناك خط فاصل واضح بين الأجسام الأكثر ضخامة التي تتشكل عن طريق انهيار السحب الجزيئية والأجسام الأقل ضخامة التي تتشكل عن طريق التراكم، فإن الباحثين مثل جيلبرت وزملائه يتوقعون رؤية أقزام شبه بنية أصغر تتشكل فقط في الأنظمة النجمية الغنية بالمعادن. ولكن هذا ليس ما رآه جيلبرت وزملاؤه في بياناتهم.
بدلًا من ذلك، يبدو أنه لا توجد علاقة بين كتلة العملاق الغازي ومعدنية نظامه النجمي. ويشير ذلك إلى أن بعض هذه الأجسام تشكلت نتيجة لتراكم النواة، في حين تشكل البعض الآخر مثل النجوم، مع نفس النتيجة النهائية، وفي كثير من الأحيان، نفس الكتلة. مما يعني أنه في الوقت الحالي، لا يمكننا معرفة ما إذا كان الشيء عبارة عن نجم فاشل أو كوكب ناجح للغاية.
كتب جيلبرت وزملاؤه في ورقتهم البحثية الأخيرة: “ربما يوجد خط فاصل واضح بين قنوات التكوين، لكننا لم نعثر عليه بعد، إما لأنه ليس لدينا ما يكفي من الأجسام أو لأننا لم نفحص بعد المزيج الصحيح من المعلمات”.
التعليقات