قد يتراوح عمر المذنب البينجمي الذي هيمن على العناوين الرئيسية مؤخرًا، 3I/ATLAS، بين 10 و12 مليار سنة، حسبما أظهر تقييم جديد للتركيب النظائري للمذنب. وهذا ما يسمى “الغازي” في نظامنا الشمسي هو الجسم الثالث المسجل الذي يدخل جوارنا الكوني من الخارج.
إذا كانت هذه التقديرات الجديدة لعمر المذنب صحيحة، فإنها تشير إلى ذلك 3I/أطلس وُلدت في غضون بضعة مليارات من السنين من ولادة الإنسان درب التبانة.
يستمر المقال أدناه
لذلك، بناءً على سرعة المذنب، حدد علماء الفلك أستر تايلور وداريل سليجمان من جامعة ميشيغان وجامعة ولاية ميشيغان، على التوالي، أن عمر 3I/ATLAS “حركي” يتراوح بين 3 مليارات و11 مليار سنة. هذا نطاق كبير مع قدر كبير من عدم اليقين – ولكن الآن، ظهرت دراسة جديدة بقيادة مارتن كوردنر من ناسا جودارد لصالح الطرف الأقدم من هذا النطاق، بناءً على التركيب النظائري للمذنب.
من الدراسات مع تلسكوب جيمس ويب الفضائيباستخدام مطياف الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRSpec)، قام كوردنر وفريقه بقياس نسبة الكربون 12 إلى الكربون 13 في 3I/ATLAS وأيضًا مدى إثراء مياه 3I/ATLAS بجزيء الديوتيريوم، وهو أحد نظيرين مستقرين للهيدروجين. تعتبر هاتان الخاصيتان أدوات مهمة لاستنتاج عمر المذنب وأصله.
النظائر هي الذرات من نفس العنصر الذي له نفس العدد البروتونات ولكن أعداد مختلفة من النيوترونات. الكربون 12 هو الشكل العادي للكربون، مع 6 بروتونات و 6 نيوترونات. الكربون 13 هو النظير، الذي يحتوي على 6 بروتونات و7 نيوترونات. يحتوي الديوتيريوم على بروتون واحد ونيوترون واحد (على عكس الهيدروجين القديم العادي الذي يحتوي على بروتون واحد ولا يحتوي على نيوترونات).
تم العثور على نظائر الكربون في 3I/ATLAS في مركبات مثل أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون، وحتى الجزيئات العضوية مثل الميثانول والفورمالدهيد والميثان.
وجدت NIRSpec أن 3I/ATLAS يحتوي على كمية أكبر بكثير من الكربون 12 مقارنة بالكربون 13 مقارنة بأي شيء شوهد في كوكبنا. النظام الشمسيأو حتى في الأقراص القريبة المكونة للكواكب حول الكواكب الأخرى النجومأو السحب الجزيئية المحلية. هذا يخبرنا أن 3I/ATLAS ليس من هنا، على الأقل.
يصبح الكربون 13 مخصبًا بمرور الوقت داخل الوسط البينجمي والسحب الجزيئية التي تشكل النجوم. وبالتالي فإن الوفرة المنخفضة للكربون 13 مقارنة بالكربون 12 تشير إلى أن 3I/ATLAS لا بد أن يكون قد تشكل منذ وقت طويل، قبل أن يتمكن الكربون 13 من التراكم ليصل إلى مستويات العصر الحديث.
يمكننا أن نلجأ إلى نماذج تطور المجرة لنتمكن من تقدير المدة التي مضت على ذلك التطور بالضبط.
بعد أن تشكلت مجرة درب التبانة قبل حوالي 13 مليار سنة، تعرضت لانفجار نجمي: نوبة ضخمة من تكوين النجوم. تطورت العديد من هذه النجوم بسرعة إلى العمالقة الحمر قبل إلقاء طبقاتها الخارجية على غير هدى وتشكيل كوكب سديم بينما يتركون وراءهم جوهرهم الساخن الخامل، وهو ما نسميه أ قزم أبيض.
عندما يكون القزم الأبيض في نظام ثنائي قريب من نجم آخر، يمكنه سرقة الكثير من المواد مما يؤدي إلى إشعال انفجار نووي حراري على سطحه. نحن نسمي هذا المستعر، ومثل هذه الأحداث تنتج الكربون 13 بشكل مذهل. ومن المتوقع أن يحدث انفجار سريع لانفجارات المستعرات خلال الأربعة مليارات سنة الأولى من تاريخ درب التبانة. لكي يحتوي 3I/ATLAS على مثل هذه النسبة المنخفضة من الكربون 13 مقارنة بالكربون 12، ومع ذلك لا يزال يحتوي على بعض العناصر الثقيلة، فلا بد أنه قد تشكل في وسط كل هذا، قبل أن تتاح لوفرة الكربون 13 فرصة للتراكم في المجرة.
وهذا من شأنه أن يضع في الواقع عمر 3I/ATLAS في حدود 10-12 مليار سنة.
إن إثراء الديوتيريوم في 3I/ATLAS يخبرنا أيضًا عن أصول المذنب البينجمي. ويمكن للديوتيريوم أن يحل محل إحدى ذرات الهيدروجين العادية في الماء أو كلتيهما، وهو ما يقصده العلماء بتخصيب الديوتيريوم. يحتوي إثراء الديوتيريوم في مياه 3I/ATLAS على نسبة D/H وهي أكبر من تلك الموجودة في المذنبات النموذجية التي تشكلت في نظامنا الشمسي.
هذه الدرجة من الإثراء تحدث في بيئات معينة. يمكن أن يصبح الجليد المائي غنيًا بالديوتيريوم عند درجات حرارة أقل من 30 درجة فوق الصفر المطلق (30 كلفن/-243 درجة مئوية/-405 درجة فهرنهايت)، وهو أمر نموذجي للسحب بين النجوم، وفي بيئة فقيرة نسبيًا بالعناصر الثقيلة، مما يشير إلى تكوين مبكر في تاريخ مجرتنا.
تتشكل المذنبات جنبًا إلى جنب مع الكواكب، لذا إذا كانت هذه النتائج صحيحة، فقد يكون 3I/ATLAS من بقايا أحد أقدم أنظمة الكواكب في المجرة. هل يمكن أن يخبرنا 3I/ATLAS بأي شيء عن هذه الكواكب المبكرة التي تشكلت جنبًا إلى جنب؟
يُعتقد أن المذنبات، كونها أجسامًا جليدية، تتشكل في المناطق الأبعد من الأقراص المكونة للكواكب، بعيدًا عن حرارة نجمها الشاب الذي قد يؤدي إلى تبخير الجليد. يُطلق على الحدود الموجودة في قرص تشكيل الكوكب بين مكان وجود الماء كبخار أو سائل، ومكان وجوده كجليد، خط الثلج.
وقال كوردينر لموقع Space.com: “نعتقد أن المواد المذنبية بشكل عام تمثل الوحدات البنائية للكواكب خارج خط الماء والثلج في القرص الكوكبي الأولي”. “لذلك ربما ينطبق الأمر نفسه على المذنبات بين النجوم، فهي توفر رؤى فريدة حول ما يمكن أن تتشكل منه الكواكب خارج المجموعة الشمسية.”
لا يزال العلماء يقومون ببناء صورة كاملة للمخزون الكيميائي لـ 3I/ATLAS، ولكن هناك بعض الأشياء التي يمكنهم قولها في هذه المرحلة.
وقال كوردينر: “يُظهر كل من 2I/Borisov و3I/ATLAS تركيبة غنية بالكربون نسبيًا مقارنة بمذنبات النظام الشمسي”. “على أقل تقدير، هذا يعني وجود وفرة من الكربون في النظام الكوكبي الأصلي. كما أن 3I/ATLAS غني جدًا بالمياه.”
يدل وجود الديوتيريوم ومركبات الكربون والأكسجين المختلفة على وجود كيمياء معقدة إلى حد ما حدثت على حبيبات الغبار الجليدي والتي من المحتمل أن يكون النظام الكوكبي 3I/ATLAS قد تشكل منها، مما يخبرنا أن الجزيئات العضوية والماء كانت مكونات مهمة للكواكب حتى في وقت مبكر من تاريخ الكون.
ومع ذلك، تظل نقطة الأصل الحقيقية لـ 3I/ATLAS غامضة، ومن المرجح أن تظل كذلك دائمًا. إن تتبع مساره إلى الوراء أكثر من 10 ملايين سنة يصبح صعبا، إن لم يكن مستحيلا، بسبب تفاعلات الجاذبية بين 3I/ATLAS والنجوم التي يمر بالقرب منها، والتي تشوش مساره.
ومع ذلك، فإن معرفة عمره يضيق الأمور قليلاً.
ينقسم قرص مجرة درب التبانة إلى قسمين – قرص ضيق يبلغ عمقه 1000 سنة ضوئية حيث يحدث الآن معظم تكوين النجوم في مجرتنا (وحيث ولدت شمسنا)، والذي يقع داخل قرص أكثر انتشارًا وأعمق سمكًا (حوالي 3000 سنة ضوئية). ملاحظات النجوم في القرص السميك من قبل وكالة الفضاء الأوروبية غايا تشير المهمة إلى أن القرص السميك بدأ بالتشكل منذ 13 مليار سنة، في حين يُعتقد أن القرص الرقيق أصغر سنًا بكثير، حيث تشكل قبل حوالي 9 مليارات سنة. إذا كانت هذه الأعمار صحيحة، فمن المحتمل أن يكون 3I/ATLAS قد جاء من نجم ذو قرص سميك.
قال كوردينر: “يبدو هذا أكثر احتمالاً لأن (3I/ATLAS) هو الأقدم”.
في الواقع، 3I/ATLAS قديم جدًا لدرجة أن النظام النجمي الذي أنتجه قد لا يكون موجودًا بعد الآن. هل 3I/ATLAS حقًا بقايا من حقبة ضائعة من تكوين الكوكب؟
النتائج تنتظر حاليا مراجعة النظراء، ولكنها متاحة عبر ما قبل الطباعة.
التعليقات