حزام كويبر مليء بأشياء غريبة على شكل الفول السوداني. يعتقد علماء الفلك أنهم يعرفون السبب

نظامنا الشمسي محاط بأجسام غريبة على شكل الفول السوداني. يعتقد علماء الفلك أنهم يعرفون السبب

بقلم جوزيف هوليت حرره لي بيلينغز

في حزام كويبر، وهو الجزء الضخم من الحطام خلف نبتون، فاجأ حوالي واحد من كل 10 كيلومترات العلماء بشكله غير المتوقع. وبدلا من أن تشبه الكرة، فإن كل من هذه البقايا من التاريخ المبكر للنظام الشمسي يتكون من فصين مختلفين الحجم، مثل حبة الفول السوداني أو رجل ثلج تم تجميعه بتكاسل.

حصل علماء الفلك على أوضح رؤية حتى الآن لهذه الظاهرة عندما حلقت مهمة نيو هورايزنز التابعة لناسا بالقرب من جسم أروكوث ذو الفصين في حزام كويبر في عام 2019. لكنهم وجدوا باستمرار أمثلة إضافية لهذه “الكواكب المصغرة” ذات الشكل الغريب – وهو المصطلح التقني لوحدات البناء الصخرية الجليدية التي تجمعت في كواكب نظامنا الشمسي منذ مليارات السنين. ويأمل الباحثون أن يؤدي حل لغز هذه الأجسام الشبيهة برجل الثلج إلى فهم أعمق لكيفية ظهور الأرض والعوالم الأخرى لأول مرة.

الآن أصبح لدى أحد الفرق تفسيرًا، مما يساعد على وضع قطعة أخرى في اللغز المستمر حول تكوين الكوكب.

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.

يقول جاكسون بارنز، وهو طالب دراسات عليا في جامعة ولاية ميشيغان: “عندما رأينا نتائج عمليات المحاكاة التي قمنا بها لأول مرة، كنا متحمسين للغاية”. بارنز هو المؤلف الرئيسي للورقة الجديدة، التي نشرت اليوم في الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية. “لقد كان أكثر إثارة أن نرى أنها لم تكن فريدة من نوعها، وأننا في الواقع أنشأنا العديد من هذه الكائنات ذات الفصوص ذات أشكال وأحجام مختلفة.”

يقول ويليام ماكينون، عالم الكواكب بجامعة واشنطن في سانت لويس، والذي لم يشارك في العمل الجديد: “إنه عمل رائع”. “ما فعله المؤلفون هو إثبات أن المسار الأكثر مباشرة هو في الواقع معقول تماما من الناحية المادية.”

افترضت الدراسات السابقة أن هذه الفول السوداني – التي تسمى “ثنائيات الاتصال” – كانت في الأصل كرتين منفصلتين كانتا مقفلتين في رقصة حلزونية حتى دمجهما تأثير خاطف في الورك. لكن طقوس التزاوج الكونية هذه كانت بطيئة جدًا لدرجة أنها انتهت بالفعل لكل ثنائي اتصال نراه. وبدلاً من ذلك، تصور الدراسة الجديدة أنهم يتشكلون في انسجام تام.

يقول ديفيد نيسفورني، عالم الفلك في معهد أبحاث الجنوب الغربي في بولدر، كولورادو، والذي لم يشارك في الدراسة: “إن تكوين ثنائيات اتصال من جسمين منفصلين لا يعمل بشكل جيد”. “لذلك اشتبهنا في أن ثنائيات الاتصال تشكلت أثناء انهيار الجاذبية، ولكن هذا هو العمل الأول الذي يحاكي تكوينها بالتفصيل.”

منذ حوالي 4.6 مليار سنة، انهارت سحابة عملاقة من الغاز والغبار تحت تأثير جاذبيتها لتشعل شمسنا. وتجمعت بقايا الطعام في قرص مترب يحوم حول النجم الرضيع. بعد ذلك، يعتقد علماء الفلك أن أسرابًا أكثر كثافة من الحصى داخل هذا القرص انهارت أيضًا مثل السحابة الأصلية، لتشكل كواكب مصغرة بحجم كيلومتر.

فكر في حزام كويبر باعتباره امتدادًا خارجيًا لهذا القرص الكوكبي الأولي الذي تم تجميده في تلك اللحظة. هناك، الكواكب المصغرة متناثرة للغاية وتتحرك ببطء شديد بحيث لا تتمكن من العثور على بعضها البعض في كثير من الأحيان، وبالتالي فإن معظمها لم يتجمع أبدًا في كواكب.

فلماذا كان الكثير منهم على شكل الفول السوداني؟ إما أن السحب المرصوفة بالحصى انهارت في بعض الأحيان إلى جسمين منفصلين يدوران معًا، واقتربا من بعضهما البعض بمرور الوقت، أو أن هذا الثنائي تشكل في وقت واحد، مع الدوران السريع واللزوجة للحصى الجليدية مما أدى بطريقة ما إلى ظهور الشكل الغريب. بالنسبة لعلماء الفلك، لم يتمكن الأول من تفسير وجود الشكل في كل مكان، ولكن كان من الصعب وضع نموذج رياضيًا للأخير.

تصحح الدراسة الجديدة ذلك باستخدام حوسبة عالية الطاقة، حيث تقوم بتقسيم سحابة الغبار الافتراضية إلى قطع صغيرة ومحاكاة كيفية تفاعلها جميعًا أثناء انهيار الجاذبية. حوالي 4 بالمائة من عمليات المحاكاة تؤدي إلى ثنائيات الاتصال. وهذا أقل من الانتشار الملحوظ في حزام كويبر، مما يشير إلى أن النموذج بعيد عن الكمال، ولكنها المرة الأولى التي تنتج فيها أي محاكاة هذه الفول السوداني البدائي مباشرة من انهيار سحابة واحدة.

يقول نيسفورني: “تبدو النتائج واعدة جدًا”، على الرغم من أنه يشير إلى أنه كان من الصعب إعادة إنتاج رقبة أروكوث الضيقة في الثنائيات التي تمت محاكاتها، والتي يبدو الكثير منها أكثر بصليًا في المركز. ويشير أيضًا إلى أن عمليات المحاكاة تُركت تدور بشكل أسرع من أروكوث، وهو أفضل كوكب كوكبي تمت دراسته في حزام كويبر.

وعلى وجه التحديد، نظرًا لأن أروكوث يمثل النموذج الأصلي، والرؤية الأفضل حتى الآن لهذه الأجسام، فقد كان الهدف المهيمن بالنسبة للمنظرين، كما تقول أودري ثيروين، عالمة الكواكب في مرصد لويل في فلاجستاف بولاية أريزونا، والتي لم تشارك في دراسة الفريق. لكن هذا التركيز الفردي يأتي على حساب الفشل في حساب النطاق الأوسع من ثنائيات الاتصال المعروفة. وتقول: “لذلك أحب حقيقة أن هذه الورقة تحاول تقديم عمل أكثر عمومية حول تكوين هذه الأنظمة”.

يقول بارنز: “كان هذا شيئًا تم افتراضه منذ التحليق بالقرب من أروكوث في عام 2019”. ويضيف أنه من المشجع أنه بمجرد تفكيك السحابة وإجراء المزيد من العمليات الحسابية لحل المشكلة، “نحصل على مجموعة متنوعة من الأشكال بما في ذلك الأشكال الثنائية للاتصال تمامًا مثل Arrokoth”.

حان الوقت للدفاع عن العلم

إذا استمتعت بهذا المقال، أود أن أطلب دعمكم. العلمية الأمريكية لقد عمل كمدافع عن العلوم والصناعة لمدة 180 عامًا، وربما تكون اللحظة الحالية هي اللحظة الأكثر أهمية في تاريخ القرنين.

لقد كنت العلمية الأمريكية مشترك منذ أن كان عمري 12 عامًا، وقد ساعد ذلك في تشكيل الطريقة التي أنظر بها إلى العالم. SciAm يثقفني ويسعدني دائمًا، ويلهمني شعورًا بالرهبة تجاه عالمنا الواسع والجميل. وآمل أن يفعل ذلك بالنسبة لك أيضا.

إذا كنت الاشتراك في العلمية الأمريكيةأنت تساعد في ضمان أن تغطيتنا تركز على البحث والاكتشاف الهادف؛ وأن لدينا الموارد اللازمة للإبلاغ عن القرارات التي تهدد المختبرات في جميع أنحاء الولايات المتحدة؛ وأننا ندعم العلماء الناشئين والعاملين على حد سواء في وقت لا يتم فيه الاعتراف بقيمة العلم نفسه في كثير من الأحيان.

وفي المقابل، تحصل على الأخبار الأساسية، ملفات بودكاست آسرة، ورسوم بيانية رائعة، لا يمكنك تفويت النشرات الإخبارية ومقاطع الفيديو التي يجب مشاهدتها، ألعاب التحدي، وأفضل الكتابة والتقارير في عالم العلوم. يمكنك حتى إهداء شخص ما اشتراكًا.

لم يكن هناك وقت أكثر أهمية بالنسبة لنا للوقوف وإظهار أهمية العلم. آمل أن تدعمونا في تلك المهمة.