A Misaligned Debris Disk relative to the Host Star CPD-72 2713 from JWST/NIRCam Imaging

غالباً ما تولد النجوم وهي تحمل عائلة من الكواكب وحزاماً دواراً من الغبار والصخور، تماماً كما بدأ نظامنا الشمسي. في الأيام الأولى، تشكل هذه المواد قرصاً مسطحاً ودواراً محاذياً لخط استواء النجم، وهي نتيجة طبيعية لكيفية جذب الجاذبية للمادة. وعلى مر ملايين السنين، يمكن لهذا القرص أن يتطور، كاشفاً أحياناً عن كواكب خفية تحفر فجوات أو تخلق تموجات داخل الغبار. يدرس علماء الفلك هذه الأقراص الحطامية لأنها تعمل كأرشيف أحفوري، يحفظ أدلة حول كيفية تشكل الأنظمة الكوكبية وما إذا كانت تظل منظمة أم تصبح فوضوية. ويتمثل سؤال رئيسي في هذا المجال فيما إذا كانت الكواكب وأحزمة الغبار تظل متوافقة تماماً مع دوران النجم، أم أنها يمكن أن تميل وتنفصل عنه بمرور الوقت. وعندما يكون القرص وحزام الغبار غير متوافقين مع النجم، فإن ذلك يشير إلى تاريخ دراماتيكي من الجذب الثقالي أو الاصطدامات التي أخرجت النظام عن مساره.

استخدم فريق من علماء الفلك مؤخراً تلسكوب جيمس ويب الفضائي لفحص نجم شاب يُدعى CPD-72 2713، يقع في السماء الجنوبية. يبلغ عمر هذا النجم حوالي 24 مليون سنة، وهو مجرد رضيع بالمقاييس الكونية، وينتمي إلى مجموعة متحركة من النجوم التي تشكلت معاً. التقط الباحثون صوراً عالية الدقة لقرص الغبار المحيط بالنجم باستخدام مرشحين مختلفين للأشعة تحت الحمراء، مما سمح لهم برؤية كيفية تشتت الغبار لضوء النجم. ما وجدوه كان حلقة واضحة من الحطام تبدو وكأنها مواجهة لنا مباشرة، ولكن مع تحول مفاجئ: القرص ليس محاذياً لخط استواء النجم. ومن خلال الجمع بين هذه الصور الجديدة والبيانات المتعلقة بسرعة دوران النجم ومدة دورانه، حسب الفريق أن القرص مائل بالنسبة للنجم بزاوية لا تقل عن 27 درجة. وهذا عدم محاذاة كبير، مما يشير إلى أن النجم والقرص المحيط به لا يدوران في نفس المستوى.

كما كشفت الدراسة أن الغبار المرئي في هذه الصور الجديدة يتركز في مكان أقرب بكثير إلى النجم مما كان يُعتقد سابقاً. فقد اقترحت الملاحظات السابقة باستخدام تلسكوبات أخرى أن القرص يمتد إلى ما يقرب من 100 وحدة فلكية، وهي مسافة شاسعة حيث يكون الغبار بارداً ويصدر إشعاعاً حرارياً. ومع ذلك، تُظهر الصور الجديدة أن غبار تشتت ضوء النجم يقع في الواقع في مكان أقرب بكلاً، على مسافة تتراوح بين 39 إلى 55 وحدة فلكية تقريباً. هذا الاختلاف يشير إلى أن نوعي الملاحظات يريان مجموعتين مختلفتين من الغبار: فالصور الجديدة تتبع الحبيبات الأصغر والأكثر دفئاً بالقرب من النجم، بينما تتبعت البيانات القديمة الحبيبات الأكبر والأكثر برودة في الخارج. تساعد هذه النتيجة علماء الفلك على فهم كيفية سلوك وتحرك الغبار داخل هذه الأنظمة، مما يوضح أن الأطوال الموجية المختلفة من الضوء تكشف عن طبقات مختلفة من بنية القرص.

ولفهم سبب هذا الميل، بحث العلماء عن كوكب خفي قد يكون هو الذي يسحب القرص بعيداً عن المحاذاة. لقد بحثوا في الصور عن أي كواكب ضخمة يمكن أن تكون مسؤولة عن الميل، لكنهم لم يجدوا أي كوكب تصل كتلته إلى 0.3 من كتلة المشتري. هذا الغياب لكوكب ضخم قريب يجعل من غير المرجح أن يكون هناك كوكب عملاق واحد يفرض حالياً هذا الميل على القرص. كما نظر الفريق في احتمال أن يكون كوكب بعيد ومائل قد تسبب في إمالة القرص ببطء بمرور الوقت، لكن الحسابات أظهرت أن مثل هذه العملية ستستغرق وقتاً أططول من عمر النجم نفسه. وبناءً على ذلك، فإن عدم المحاذاة من المرجح أن يكون له أصل أكثر تعقيداً، ربما ينبع من أحداث فوضوية أثناء تشكل النظام أو التفاعلات مع النجوم المارة، بدلاً من مجرد جذب ثقالي بسيط من كوكب مرئي حالياً.

كما رصد الباحثون نقطة ضوء باهتة في صورهم، وحددوا أنها ليست كوكباً، بل مجرة بعيدة في الخلفية. ظهر هذا الجسم في أحد المرشحين دون الآخر، وهي علامة واضحة على أنه مجرة بعيدة وليست رفيقاً للنجم. ومن خلال استبعاد هذا الجسم ككوكب وعدم العثور على أي مرافق ضخم آخر، تعزز الدراسة الاستنتاج بأن ميل القرص هو سمة أساسية في بنية النظام، ومن المرجح أنه وُضع في وقت مبكر من تاريخه. يوفر هذا العمل نظرة تفصيلية نادرة لنظام شاب حيث لا يوجد تناغم بين النجم والقرص، مما يقدم منظوراً جديداً حول كيفية تطور الأنظمة الكوكبية إلى حالات غير متوافقة.