تُرى ما العلاقة بين هذه الأجرام وكواكب نظامنا الشمسي؟ وفقا للنموذج السائد لتكوّن الكواكب، اندمجت الكواكب العملاقة في نظامنا الشمسي خلال عملية جرت على مرحلتين: في المرحلة الأولى، تجمعت الكويكبات الصلبة معا لتكوّن لب كوكب بدائي. بعد ذلك جَذَب هذا اللبُّ، تثاقليا، غلافا غازيا ضخما من السديم المحيط به. ويتعين على هذه العملية أن تكون اكتملت في نحو 10 ملايين سنة من تكوّن السديم الشمسي نفسه، وذلك طبقا لما يستخلص من الأرصاد الفلكية لعمر أقراص الكواكب البدائية الموجودة حول النجوم الفتية الشبيهة بالشمس.
وعلى مسافة تبعد أقل من 0.5 وحدة فلكية عن نجم ما، تكون كمية المادة في القرص البدائي غير كافية لتكثيف أَلباب الكواكب البدائية الصلبة. وفضلا على ذلك، فثمة شك في إمكان كوكب بدائي في مدار قريب جذبَ قدرٍ كاف من الغاز المحيط به ليكوّن غلافا ضخما لكوكب شبيه بالمشتري.
وأحد الأسباب ناشئ عن الهندسة البسيطة: فالجسم الموجود في مدار صغير يقطع مسافة في الفضاء أقصر مما يقطعه جسم في مدار أكبر.
ثم إن القرص الغازي يكون أسخن كلما اقترب من النجم، ومن ثم فإن احتمال تكثفه على لب كوكب بدائي يكون أقل. وقد قُدمت هذه الاعتبارات حججا لدحض تكوّن كواكب عملاقة في مدارات بدورات جد صغيرة.
وبدلا من ذلك، اقترح بعض العلماء النظريين أن الكواكب العملاقة المزعومة خارج النظام الشمسي ربما تكون قد تكوّنت على مسافات تبعد عدة وحدات فلكية عن النجم، ثم هاجرت إلى الداخل فيما بعد.
وثمة ثلاث آليات لهجرة المدارات الكوكبية قيد النقاش، اثنتان منها تتضمنان تآثرات بين القرص الغازي والكوكب البدائي، وهذه التفاعلات تسمح للكواكب بالحركة مسافات طويلة من المواقع التي وُلِدت فيها ما بقي هناك قرص ضخم.
فوفق نظرية التآثرات بين القرص الغازي والكوكب البدائي التي قدمها گولدرايتش وتريمين يكون الكوكب محجوزا بسريان الغاز نحو الداخل والذي يتنامى على النجم البدائي، وربما ينغمر في النجم أو ينفصل عن الغاز عندما يصبح قريبا من النجم. أما الآلية الثانية فهي أن التآثر يجري مع قرص من الكويكبات وليس مع قرص غازي:
إن كوكبا عملاقا مطمورا في قرص ضخم جدا من الكويكبات قد يتبادل الطاقة والزخم الزاوي مع القرص عن طريق التبعثر التثاقلي والتآثرات الرنينية.
كما سيتقلص مداره على طول الطريق إلى الحافة الداخلية للقرص، وذلك على مسافة لا تبعد عن النجم أكثر من بضعة أمثال نصف قطر هذا النجم.
والآلية الثالثة هي تبعثر الكواكب الكبيرة التي إما أنها تكونت في مدارات قريبة بعضها من بعض سعيا لاستقرار طويل الأمد، أو تكوّنت وهي في طريقها إلى هذه المدارات.
ويتعذر التنبؤ بنتائج هذه العملية، إلا أنها تؤدي عموما إلى مدارات ذات اختلافات مركزية كبيرة لكلا الكوكبين.
وفي بعض الحالات التي تحدث مصادفة، ينتقل أحد الكواكب المبعثرة إلى مدار له اختلاف مركزي.
ويقترب هذا الكوكب من النجوم كثيرا عند حضيضه إلى درجة تمكّن الاحتكاك المدّي من جعل مدار الكوكب دائريا في نهاية المطاف.
أما النجم الآخر، فيتبعثر إلى مدار بعيد على هيئة قطع ناقص. وتسمح جميع هذه الآليات بمدى واسع من أنصاف الأقطار والاختلافات المركزية لمدارات الكواكب وذلك للكواكب التي كتب لها البقيا.
إن هذه الأفكار ليست مجرد تعديل بسيط للنموذج المألوف لتكوّن الكواكب.
وهي تتحدى التوقعات السائدة على نطاق واسع، والتي تذهب إلى أن أقراص الكواكب البدائية حول النجوم الشبيهة بالشمس تتطور عموما إلى نظم كوكبية عادية مثل نظامنا الشمسي.
ومن المحتمل أن معظم الكواكب تُولَد في تشكيلات غير مستقرة، وأن تؤدي الهجرة الكوكبية اللاحقة إلى نتائج تختلف تماما من نظام إلى آخر، بسبب حساسيتها للخصائص الابتدائية للقرص.
هذا وإن شرح الرابطة بين الكواكب الرفيقة المكتشفة حديثا خارج نظامنا الشمسي وبين كواكب نظامنا الشمسي يتطلب المزيد من التطورات النظرية والرصدية.
ومع ذلك فهناك أمر واحد لا شك فيه، وهو أن الفكرة القائلة بأن الكواكب يُمكن أن تغير مداراتها تغييرا كبيرا هي فكرة وجدت لتبقى.
وعلى مسافة تبعد أقل من 0.5 وحدة فلكية عن نجم ما، تكون كمية المادة في القرص البدائي غير كافية لتكثيف أَلباب الكواكب البدائية الصلبة. وفضلا على ذلك، فثمة شك في إمكان كوكب بدائي في مدار قريب جذبَ قدرٍ كاف من الغاز المحيط به ليكوّن غلافا ضخما لكوكب شبيه بالمشتري.
وأحد الأسباب ناشئ عن الهندسة البسيطة: فالجسم الموجود في مدار صغير يقطع مسافة في الفضاء أقصر مما يقطعه جسم في مدار أكبر.
ثم إن القرص الغازي يكون أسخن كلما اقترب من النجم، ومن ثم فإن احتمال تكثفه على لب كوكب بدائي يكون أقل. وقد قُدمت هذه الاعتبارات حججا لدحض تكوّن كواكب عملاقة في مدارات بدورات جد صغيرة.
وبدلا من ذلك، اقترح بعض العلماء النظريين أن الكواكب العملاقة المزعومة خارج النظام الشمسي ربما تكون قد تكوّنت على مسافات تبعد عدة وحدات فلكية عن النجم، ثم هاجرت إلى الداخل فيما بعد.
وثمة ثلاث آليات لهجرة المدارات الكوكبية قيد النقاش، اثنتان منها تتضمنان تآثرات بين القرص الغازي والكوكب البدائي، وهذه التفاعلات تسمح للكواكب بالحركة مسافات طويلة من المواقع التي وُلِدت فيها ما بقي هناك قرص ضخم.
فوفق نظرية التآثرات بين القرص الغازي والكوكب البدائي التي قدمها گولدرايتش وتريمين يكون الكوكب محجوزا بسريان الغاز نحو الداخل والذي يتنامى على النجم البدائي، وربما ينغمر في النجم أو ينفصل عن الغاز عندما يصبح قريبا من النجم. أما الآلية الثانية فهي أن التآثر يجري مع قرص من الكويكبات وليس مع قرص غازي:
إن كوكبا عملاقا مطمورا في قرص ضخم جدا من الكويكبات قد يتبادل الطاقة والزخم الزاوي مع القرص عن طريق التبعثر التثاقلي والتآثرات الرنينية.
كما سيتقلص مداره على طول الطريق إلى الحافة الداخلية للقرص، وذلك على مسافة لا تبعد عن النجم أكثر من بضعة أمثال نصف قطر هذا النجم.
والآلية الثالثة هي تبعثر الكواكب الكبيرة التي إما أنها تكونت في مدارات قريبة بعضها من بعض سعيا لاستقرار طويل الأمد، أو تكوّنت وهي في طريقها إلى هذه المدارات.
ويتعذر التنبؤ بنتائج هذه العملية، إلا أنها تؤدي عموما إلى مدارات ذات اختلافات مركزية كبيرة لكلا الكوكبين.
وفي بعض الحالات التي تحدث مصادفة، ينتقل أحد الكواكب المبعثرة إلى مدار له اختلاف مركزي.
ويقترب هذا الكوكب من النجوم كثيرا عند حضيضه إلى درجة تمكّن الاحتكاك المدّي من جعل مدار الكوكب دائريا في نهاية المطاف.
أما النجم الآخر، فيتبعثر إلى مدار بعيد على هيئة قطع ناقص. وتسمح جميع هذه الآليات بمدى واسع من أنصاف الأقطار والاختلافات المركزية لمدارات الكواكب وذلك للكواكب التي كتب لها البقيا.
إن هذه الأفكار ليست مجرد تعديل بسيط للنموذج المألوف لتكوّن الكواكب.
وهي تتحدى التوقعات السائدة على نطاق واسع، والتي تذهب إلى أن أقراص الكواكب البدائية حول النجوم الشبيهة بالشمس تتطور عموما إلى نظم كوكبية عادية مثل نظامنا الشمسي.
ومن المحتمل أن معظم الكواكب تُولَد في تشكيلات غير مستقرة، وأن تؤدي الهجرة الكوكبية اللاحقة إلى نتائج تختلف تماما من نظام إلى آخر، بسبب حساسيتها للخصائص الابتدائية للقرص.
هذا وإن شرح الرابطة بين الكواكب الرفيقة المكتشفة حديثا خارج نظامنا الشمسي وبين كواكب نظامنا الشمسي يتطلب المزيد من التطورات النظرية والرصدية.
ومع ذلك فهناك أمر واحد لا شك فيه، وهو أن الفكرة القائلة بأن الكواكب يُمكن أن تغير مداراتها تغييرا كبيرا هي فكرة وجدت لتبقى.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق