22 مارس 2023 (أخبار Nanowerkفي عام 2017 ، أطلق مذنب غامض أطلق عليه اسم "أومواموا" خيال العلماء والجمهور على حدٍ سواء. كان أول زائر معروف من خارج نظامنا الشمسي ، لم يكن لديه غيبوبة أو ذيل غبار ، مثل معظم المذنبات ، وشكل غريب - شيء بين السيجار والفطيرة - وصغر حجمه أكثر ملاءمة لكويكب منه مذنب. لكن حقيقة أنها كانت تتسارع بعيدًا عن الشمس بطريقة لا يستطيع علماء الفلك تفسيرها في حيرة العلماء ، مما دفع البعض إلى اقتراح أنها كانت مركبة فضائية غريبة. الآن ، يجادل عالم الكيمياء الفلكية وعالم الفلك بجامعة كورنيل بجامعة كاليفورنيا في بيركلي بأن الانحرافات الغامضة للمذنب عن المسار الزائدي حول الشمس يمكن تفسيرها بآلية فيزيائية بسيطة من المحتمل أن تكون شائعة بين العديد من المذنبات الجليدية: إطلاق غازات الهيدروجين أثناء ارتفاع حرارة المذنب. فوق في ضوء الشمس (الطبيعة, "تسريع 1I / 'Oumuamua من H المنتج إشعاعيًا2 في ح2يا جليد ").
تصوير فنان للمذنب بين النجوم "أومواموا" ، وهو يسخن في اقترابه من الشمس ويطلق غاز الهيدروجين (ضباب أبيض) ، مما أدى إلى تغيير طفيف في مداره. المذنب ، الذي يبدو على الأرجح على شكل فطيرة ، هو أول جسم معروف غير حبيبات الغبار يزور نظامنا الشمسي من نجم آخر. (الصورة: ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية وجوزيف أولمستيد وفرانك سامرز من STScI) ما جعل `` أومواموا مختلفًا عن كل مذنب آخر تمت دراسته جيدًا في نظامنا الشمسي هو حجمه: كان صغيرًا جدًا لدرجة أن انحرافه الجاذبي حول الشمس قد تغير قليلاً بسبب الدفعة الصغيرة الناتجة عن اندفاع غاز الهيدروجين من الجليد. معظم المذنبات عبارة عن كرات ثلجية متسخة تقترب دوريًا من الشمس من الروافد الخارجية لنظامنا الشمسي. عندما يتم تسخينه بضوء الشمس ، يقوم المذنب بإخراج الماء والجزيئات الأخرى ، مما ينتج عنه هالة أو غيبوبة ساطعة حوله وغالبًا ما يكون ذيلًا من الغاز والغبار. تعمل الغازات المقذوفة مثل الدافعات على مركبة فضائية لإعطاء المذنب ركلة صغيرة تغير مساره قليلاً من المدارات الإهليلجية النموذجية لأجسام النظام الشمسي الأخرى ، مثل الكويكبات والكواكب. عندما تم اكتشافه ، لم يكن لدى أومواموا غيبوبة أو ذيل وكان صغيرًا جدًا وبعيدًا جدًا عن الشمس لالتقاط طاقة كافية لإخراج الكثير من الماء ، مما دفع علماء الفلك إلى التكهن بعنف حول تكوينه وما الذي يدفعه للخارج. هل كان جبل جليدي الهيدروجين يطلق غازات H2؟ ندفة ثلجية كبيرة رقيق يدفعها ضغط خفيف من الشمس؟ شراع خفيف خلقته حضارة غريبة؟ سفينة فضاء تحت قوتها؟ اعتقدت جينيفر بيرجنر ، أستاذة الكيمياء المساعدة بجامعة كاليفورنيا في بيركلي ، والتي تدرس التفاعلات الكيميائية التي تحدث على الصخور الجليدية في الفراغ البارد للفضاء ، أنه قد يكون هناك تفسير أبسط. طرحت الموضوع مع زميل ، داريل سيليجمان ، وهو الآن زميل ما بعد الدكتوراه في المؤسسة الوطنية للعلوم في جامعة كورنيل ، وقرروا العمل معًا لاختباره. "المذنب الذي يسافر عبر الوسط النجمي يتم طهيه بشكل أساسي بواسطة الإشعاع الكوني ، مما يؤدي إلى تكوين الهيدروجين. كان تفكيرنا هو: إذا كان هذا يحدث ، فهل يمكنك حقًا أن تحبسه في الجسم ، بحيث أنه عندما يدخل النظام الشمسي ويتم تسخينه ، فإنه سيتفوق على هذا الهيدروجين؟ " قال بيرجنر. "هل يمكن أن ينتج هذا كمي القوة التي تحتاجها لشرح التسارع غير الثقالي؟" والمثير للدهشة أنها وجدت أن الأبحاث التجريبية التي نُشرت في السبعينيات والثمانينيات والتسعينيات أظهرت أنه عندما يصطدم الجليد بجسيمات عالية الطاقة تشبه الأشعة الكونية ، فإن الهيدروجين الجزيئي (H2) بكثرة وتحتجز داخل الجليد. في الواقع ، يمكن للأشعة الكونية أن تخترق عشرات الأمتار لتتحول إلى جليد ، وتحول ربع الماء أو أكثر إلى غاز الهيدروجين. "بالنسبة إلى مذنب يبلغ عرضه عدة كيلومترات ، سيكون إطلاق الغازات من قشرة رقيقة حقًا بالنسبة إلى الجزء الأكبر من الجسم ، لذلك من الناحية التركيبية ومن حيث أي تسارع ، لن تتوقع بالضرورة أن يكون هذا تأثيرًا يمكن اكتشافه ،" قال. "ولكن نظرًا لأن" أومواموا كانت صغيرة جدًا ، نعتقد أنها أنتجت بالفعل قوة كافية لتشغيل هذا التسارع. " يُعتقد أن حجم المذنب ، الذي كان ضارب إلى الحمرة قليلاً ، كان حوالي 115 × 111 × 19 مترًا. في حين أن الأبعاد النسبية كانت مؤكدة إلى حد ما ، إلا أن علماء الفلك لم يتمكنوا من التأكد من الحجم الفعلي لأنه كان صغيرًا جدًا وبعيدًا عن التلسكوبات لحلها. يجب تقدير الحجم من سطوع المذنب وكيف تغير السطوع مع هبوط المذنب. حتى الآن ، تراوحت جميع المذنبات المرصودة في نظامنا الشمسي - المذنبات قصيرة المدى التي نشأت في حزام كويبر والمذنبات طويلة المدى من سحابة أورت الأبعد من حوالي كيلومتر واحد إلى مئات الكيلومترات. قال سيليجمان: "إن الشيء الجميل في فكرة جيني هو أنها بالضبط ما يجب أن يحدث للمذنبات بين النجوم". "كانت لدينا كل هذه الأفكار الغبية ، مثل الجبال الجليدية الهيدروجينية وغيرها من الأشياء المجنونة ، وهذا مجرد تفسير أكثر عمومية." سينشر بيرجنر وسليجمان استنتاجاتهما هذا الأسبوع في مجلة نيتشر. كلاهما كانا زملاء ما بعد الدكتوراه في جامعة شيكاغو عندما بدأوا التعاون في الورقة.
تصوير فنان للمذنب بين النجوم "أومواموا" ، وهو يسخن في اقترابه من الشمس ويطلق غاز الهيدروجين (ضباب أبيض) ، مما أدى إلى تغيير طفيف في مداره. المذنب ، الذي يبدو على الأرجح على شكل فطيرة ، هو أول جسم معروف غير حبيبات الغبار يزور نظامنا الشمسي من نجم آخر. (الصورة: ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية وجوزيف أولمستيد وفرانك سامرز من STScI) ما جعل `` أومواموا مختلفًا عن كل مذنب آخر تمت دراسته جيدًا في نظامنا الشمسي هو حجمه: كان صغيرًا جدًا لدرجة أن انحرافه الجاذبي حول الشمس قد تغير قليلاً بسبب الدفعة الصغيرة الناتجة عن اندفاع غاز الهيدروجين من الجليد. معظم المذنبات عبارة عن كرات ثلجية متسخة تقترب دوريًا من الشمس من الروافد الخارجية لنظامنا الشمسي. عندما يتم تسخينه بضوء الشمس ، يقوم المذنب بإخراج الماء والجزيئات الأخرى ، مما ينتج عنه هالة أو غيبوبة ساطعة حوله وغالبًا ما يكون ذيلًا من الغاز والغبار. تعمل الغازات المقذوفة مثل الدافعات على مركبة فضائية لإعطاء المذنب ركلة صغيرة تغير مساره قليلاً من المدارات الإهليلجية النموذجية لأجسام النظام الشمسي الأخرى ، مثل الكويكبات والكواكب. عندما تم اكتشافه ، لم يكن لدى أومواموا غيبوبة أو ذيل وكان صغيرًا جدًا وبعيدًا جدًا عن الشمس لالتقاط طاقة كافية لإخراج الكثير من الماء ، مما دفع علماء الفلك إلى التكهن بعنف حول تكوينه وما الذي يدفعه للخارج. هل كان جبل جليدي الهيدروجين يطلق غازات H2؟ ندفة ثلجية كبيرة رقيق يدفعها ضغط خفيف من الشمس؟ شراع خفيف خلقته حضارة غريبة؟ سفينة فضاء تحت قوتها؟ اعتقدت جينيفر بيرجنر ، أستاذة الكيمياء المساعدة بجامعة كاليفورنيا في بيركلي ، والتي تدرس التفاعلات الكيميائية التي تحدث على الصخور الجليدية في الفراغ البارد للفضاء ، أنه قد يكون هناك تفسير أبسط. طرحت الموضوع مع زميل ، داريل سيليجمان ، وهو الآن زميل ما بعد الدكتوراه في المؤسسة الوطنية للعلوم في جامعة كورنيل ، وقرروا العمل معًا لاختباره. "المذنب الذي يسافر عبر الوسط النجمي يتم طهيه بشكل أساسي بواسطة الإشعاع الكوني ، مما يؤدي إلى تكوين الهيدروجين. كان تفكيرنا هو: إذا كان هذا يحدث ، فهل يمكنك حقًا أن تحبسه في الجسم ، بحيث أنه عندما يدخل النظام الشمسي ويتم تسخينه ، فإنه سيتفوق على هذا الهيدروجين؟ " قال بيرجنر. "هل يمكن أن ينتج هذا كمي القوة التي تحتاجها لشرح التسارع غير الثقالي؟" والمثير للدهشة أنها وجدت أن الأبحاث التجريبية التي نُشرت في السبعينيات والثمانينيات والتسعينيات أظهرت أنه عندما يصطدم الجليد بجسيمات عالية الطاقة تشبه الأشعة الكونية ، فإن الهيدروجين الجزيئي (H2) بكثرة وتحتجز داخل الجليد. في الواقع ، يمكن للأشعة الكونية أن تخترق عشرات الأمتار لتتحول إلى جليد ، وتحول ربع الماء أو أكثر إلى غاز الهيدروجين. "بالنسبة إلى مذنب يبلغ عرضه عدة كيلومترات ، سيكون إطلاق الغازات من قشرة رقيقة حقًا بالنسبة إلى الجزء الأكبر من الجسم ، لذلك من الناحية التركيبية ومن حيث أي تسارع ، لن تتوقع بالضرورة أن يكون هذا تأثيرًا يمكن اكتشافه ،" قال. "ولكن نظرًا لأن" أومواموا كانت صغيرة جدًا ، نعتقد أنها أنتجت بالفعل قوة كافية لتشغيل هذا التسارع. " يُعتقد أن حجم المذنب ، الذي كان ضارب إلى الحمرة قليلاً ، كان حوالي 115 × 111 × 19 مترًا. في حين أن الأبعاد النسبية كانت مؤكدة إلى حد ما ، إلا أن علماء الفلك لم يتمكنوا من التأكد من الحجم الفعلي لأنه كان صغيرًا جدًا وبعيدًا عن التلسكوبات لحلها. يجب تقدير الحجم من سطوع المذنب وكيف تغير السطوع مع هبوط المذنب. حتى الآن ، تراوحت جميع المذنبات المرصودة في نظامنا الشمسي - المذنبات قصيرة المدى التي نشأت في حزام كويبر والمذنبات طويلة المدى من سحابة أورت الأبعد من حوالي كيلومتر واحد إلى مئات الكيلومترات. قال سيليجمان: "إن الشيء الجميل في فكرة جيني هو أنها بالضبط ما يجب أن يحدث للمذنبات بين النجوم". "كانت لدينا كل هذه الأفكار الغبية ، مثل الجبال الجليدية الهيدروجينية وغيرها من الأشياء المجنونة ، وهذا مجرد تفسير أكثر عمومية." سينشر بيرجنر وسليجمان استنتاجاتهما هذا الأسبوع في مجلة نيتشر. كلاهما كانا زملاء ما بعد الدكتوراه في جامعة شيكاغو عندما بدأوا التعاون في الورقة.
رسول من بعيد
المذنبات هي صخور جليدية متبقية من تكوين النظام الشمسي قبل 4.5 مليار سنة ، لذا يمكنهم إخبار علماء الفلك عن الظروف التي كانت موجودة عندما تشكل نظامنا الشمسي. يمكن للمذنبات بين النجوم أن تعطي تلميحات عن الظروف المحيطة بالنجوم الأخرى المحاطة بأقراص مكونة للكواكب. قال بيرجنر: "تحتفظ المذنبات بلقطة لما كان يبدو عليه النظام الشمسي عندما كانت في مرحلة التطور الآن أقراص الكواكب الأولية". "تعد دراستها طريقة للنظر إلى الوراء في الشكل الذي كان يبدو عليه نظامنا الشمسي في مرحلة التكوين المبكرة." يبدو أيضًا أن أنظمة الكواكب البعيدة بها مذنبات ، ومن المرجح أن يتم طرد العديد منها بسبب تفاعلات الجاذبية مع كائنات أخرى في النظام ، والتي يعرف علماء الفلك أنها حدثت على مدار تاريخ نظامنا الشمسي. يجب أن تدخل بعض هذه المذنبات المارقة أحيانًا إلى نظامنا الشمسي ، مما يوفر فرصة للتعرف على تكوين الكواكب في الأنظمة الأخرى. قال سيليجمان: "يمكن القول إن المذنبات والكويكبات في النظام الشمسي علمتنا المزيد عن تكوين الكواكب أكثر مما تعلمناه من الكواكب الفعلية في النظام الشمسي". "أعتقد أن المذنبات بين النجوم يمكن أن تخبرنا عن الكواكب خارج المجموعة الشمسية أكثر من الكواكب خارج المجموعة الشمسية التي نحاول الحصول على قياسات لها اليوم." في الماضي ، نشر علماء الفلك العديد من الأوراق البحثية حول ما يمكن أن نتعلمه من الفشل في مراقبة أي مذنبات بين النجوم في نظامنا الشمسي. ثم جاء أومواموا. في أكتوبر في 19 سبتمبر 2017 ، في جزيرة ماوي ، لاحظ علماء الفلك الذين يستخدمون تلسكوب Pan-STARRS1 ، الذي يديره معهد علم الفلك في جامعة هاواي في مانوا ، ما اعتقدوا أنه إما مذنب أو كويكب. بمجرد أن أدركوا أن مداره المائل وسرعته العالية - 87 كيلومترًا في الثانية - تدل على أنه جاء من خارج نظامنا الشمسي ، أطلقوا عليه الاسم 1I / 'Oumuamua (oh MOO-uh MOO-uh) ، وهي هاواي من أجل "رسول من بعيد يصل أولاً." كان أول جسم بين نجمي بعيدًا عن حبيبات الغبار التي شوهدت في نظامنا الشمسي. تم اكتشاف الثانية ، 2I / Borisov ، في عام 2019 ، على الرغم من أنها بدت وكأنها مذنب نموذجي. مع تركيز المزيد والمزيد من التلسكوبات على أومواموا ، تمكن علماء الفلك من رسم مداره وتحديد مداره بالفعل حول الشمس وكان متجهًا خارج النظام الشمسي. نظرًا لأن سطوع 'Oumuamua قد تغير بشكل دوري بمعامل 12 وتنوع بشكل غير متماثل ، فقد كان من المفترض أن يكون ممدودًا للغاية ويتدحرج في النهاية. لاحظ علماء الفلك أيضًا تسارعًا طفيفًا بعيدًا عن الشمس أكبر مما شوهد في الكويكبات وأكثر ما يميز المذنبات. عندما تقترب المذنبات من الشمس ، فإن الماء والغازات المنبعثة من السطح تخلق غيبوبة غازية متوهجة وتطلق الغبار في هذه العملية. عادة ، يصبح الغبار المتبقي في أعقاب المذنب مرئيًا كذيل واحد ، بينما ينتج البخار والغبار المدفوع بضغط الضوء من الأشعة الشمسية ذيلًا ثانيًا متجهًا بعيدًا عن الشمس ، بالإضافة إلى القليل من الدفع بالقصور الذاتي للخارج.لماذا كانت تتسارع؟
لكن علماء الفلك لم يتمكنوا من اكتشاف أي غيبوبة أو جزيئات غازية أو غبار حول أومواموا. بالإضافة إلى ذلك ، أظهرت الحسابات أن الطاقة الشمسية التي تصطدم بالمذنب لن تكون كافية لتسامي الماء أو المركبات العضوية من سطحه لإعطائها دفعة غير جاذبية ملحوظة. فقط الغازات شديدة التطاير مثل H2، N2 أو أول أكسيد الكربون (CO) يمكن أن يوفر تسارعًا كافيًا لمطابقة الملاحظات ، بالنظر إلى الطاقة الشمسية الواردة. لم نشاهد مذنبًا في النظام الشمسي لم يكن به غيبوبة غبار. لذا ، فإن التسارع غير الثقالي كان غريبًا حقًا ، "قال سليغمان. أدى هذا إلى الكثير من التكهنات حول الجزيئات المتطايرة التي يمكن أن تسبب التسارع في المذنب. نشر سيليجمان بنفسه ورقة بحثية مفادها أنه إذا كان المذنب مكونًا من هيدروجين صلب - جبل جليدي هيدروجين - فسوف يفوق ما يكفي من الهيدروجين في حرارة الشمس لتفسير التسارع الغريب. في ظل الظروف المناسبة ، فإن المذنب المكون من النيتروجين الصلب أو أول أكسيد الكربون الصلب سوف يتفجر أيضًا بقوة كافية للتأثير على مدار المذنب. لكن كان على علماء الفلك أن يمتدوا لشرح الظروف التي يمكن أن تؤدي إلى تكوين أجسام صلبة من الهيدروجين أو النيتروجين ، والتي لم يتم ملاحظتها من قبل. وكيف يمكن أن يكون H صلبًا2 بقاء الجسم على قيد الحياة ربما لمائة مليون سنة في الفضاء بين النجوم؟ اعتقد بيرجنر أن إطلاق الغازات من الهيدروجين المحاصر في الجليد قد يكون كافياً لتسريع `` أومواموا ''. بصفتها خبيرة في التجربة ومنظرة ، فإنها تدرس تفاعل الجليد شديد البرودة - المبرد إلى 100 أو 5 درجات كلفن ، ودرجة حرارة الوسط بين النجوم (ISM) - مع أنواع الجسيمات النشطة والإشعاع الموجودة في ISM. في البحث في المنشورات السابقة ، وجدت العديد من التجارب التي توضح أن الإلكترونات عالية الطاقة والبروتونات والذرات الأثقل يمكن أن تحول جليد الماء إلى هيدروجين جزيئي ، وأن التركيب الرقيق للكرة الثلجية للمذنب يمكن أن يحبس الغاز في فقاعات داخل الجليد. أظهرت التجارب أنه عند تسخينه ، كما هو الحال مع حرارة الشمس ، يصلب الجليد - يتغير من بنية غير متبلورة إلى بنية بلورية - ويجبر الفقاعات على الخروج ، مما يؤدي إلى إطلاق غاز الهيدروجين. وبحسب بيرغنر وسليغمان ، يمكن للجليد الموجود على سطح مذنب أن ينبعث ما يكفي من الغاز ، إما في حزمة موازية أو رذاذ على شكل مروحة ، للتأثير على مدار مذنب صغير مثل أومواموا. قال بيرجنر: "الخلاصة الرئيسية هي أن أومواموا يتوافق مع كونه مذنبًا بينجميًا قياسيًا شهد للتو معالجة ثقيلة". "النماذج التي قمنا بتشغيلها متوافقة مع ما نراه في النظام الشمسي من المذنبات والكويكبات. لذلك ، يمكنك أن تبدأ بشكل أساسي بشيء يشبه المذنب ويكون هذا السيناريو ناجحًا ". تفسر الفكرة أيضًا عدم وجود غيبوبة الغبار. "حتى لو كان هناك غبار في مصفوفة الجليد ، فأنت لا تقوم بتسامي الجليد ، بل تقوم فقط بإعادة ترتيب الجليد ثم تترك H2 يطلق سراحهم. لذا ، فإن الغبار لن يخرج حتى ، قال سليغمان.المذنبات "المظلمة"
قال سيليجمان إن استنتاجهم حول مصدر تسارع أومواموا يجب أن يغلق الكتاب على المذنب. منذ عام 2017 ، حدد هو وبرجنر وزملاؤهم ستة مذنبات صغيرة أخرى ليس لها غيبوبة يمكن ملاحظتها ، ولكن مع تسارعات صغيرة غير ثقالية ، مما يشير إلى أن مثل هذه المذنبات "المظلمة" شائعة. في حين أن H2 ليس مسؤولاً على الأرجح عن تسارع المذنبات المظلمة ، لاحظ بيرجنر ، جنبًا إلى جنب مع Oumuamua ، يكشفان أن هناك الكثير مما يمكن تعلمه حول طبيعة الأجسام الصغيرة في النظام الشمسي. أحد هذه المذنبات المظلمة ، 1998 KY26، هو الهدف التالي لمهمة Hayabusa2 اليابانية ، التي جمعت مؤخرًا عينات من كويكب Ryugu. 1998 KY26 كان يُعتقد أنه كويكب حتى تم تحديده على أنه مذنب مظلم في ديسمبر. "جيني محقة بالتأكيد بشأن الهيدروجين المحاصر. لم يفكر أحد في ذلك من قبل. "بين اكتشاف المذنبات المظلمة الأخرى في النظام الشمسي وفكرة جيني الرائعة ، أعتقد أنه يجب أن يكون صحيحًا. الماء هو المكون الأكثر وفرة للمذنبات في النظام الشمسي ومن المحتمل أيضًا في الأنظمة خارج المجموعة الشمسية. وإذا وضعت مذنبًا غنيًا بالمياه في سحابة أورت أو طردته إلى الوسط البينجمي ، فيجب أن تحصل على جليد غير متبلور به جيوب من H2. " لأن H2 يجب أن يتشكل في أي جسم غني بالجليد يتعرض للإشعاع النشط ، يعتقد الباحثون أن نفس الآلية ستعمل في المذنبات التي تقترب من الشمس من سحابة أورت عند الروافد الخارجية للنظام الشمسي ، حيث تتعرض المذنبات للإشعاع بواسطة الأشعة الكونية ، يشبه إلى حد كبير مذنب بين النجوم. يمكن استخدام الملاحظات المستقبلية لإطلاق غازات الهيدروجين من المذنبات طويلة المدى لاختبار سيناريو H.2 تشكيل وفخ. يجب اكتشاف المزيد من المذنبات بين النجوم والمظلمة من خلال مسح تراث مرصد روبن للفضاء والزمان (LSST) ، مما يسمح لعلماء الفلك بتحديد ما إذا كان إطلاق غاز الهيدروجين شائعًا في المذنبات. حسب سيليجمان أن المسح ، الذي سيتم إجراؤه في مرصد فيرا سي روبن في تشيلي ومن المقرر أن يبدأ العمل في أوائل عام 2025 ، يجب أن يكتشف ما بين مذنب وثلاثة مذنبات بين النجوم مثل أومواموا كل عام ، ومن المحتمل أن يكتشف العديد من المذنبات الأخرى. غيبوبة منبهة ، مثل بوريسوف.- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- بلاتوبلوكشين. Web3 Metaverse Intelligence. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- المصدر https://www.nanowerk.com/news2/space/newsid=62647.php
