ثورة في الفيزياء الفلكية: نموذج جديد لتكوين الكواكب!

ثورة في الفيزياء الفلكية: نموذج جديد لتكوين الكواكب!

وفي 21 يوليو 2025، سيتم تقديم تجربة جديدة تمثل تقدمًا كبيرًا في دراسة تكوين الكواكب. طور العلماء في جامعة جرايفسفالد نموذجًا للإعصار المائي يحاكي العمليات المعقدة في الأقراص التراكمية المحيطة بالنجوم الشابة. تلعب أقراص التراكم هذه دورًا حاسمًا في الفيزياء الفلكية، حيث تنقل المادة إلى الأجسام المركزية وتسمح بتكوين الكواكب.

في الأقراص التراكمية، التي تتكون من الغاز والغبار الدوار، تدور الجسيمات المجهرية حول جسم مركزي يؤثر على المنطقة المحيطة من خلال جاذبيته. يحتوي الغاز الموجود في هذه الأقراص على غازات ذرية ومتأينة بالإضافة إلى الغبار بين النجوم. خلال هذه العملية، تكتسب الأجسام المركزية كتلة عندما يصل بعض الغاز إلى مركز القرص. ومع ذلك، يصعب ملاحظة هذه العمليات الديناميكية، مما يشكل تحديًا للبحث في علم الفلك.

نموذج الإعصار المائي

يعمل نموذج الإعصار المائي المطور حديثًا كنموذج أولي لتكرار الحركات في الأقراص التراكمية المكونة للكواكب. اكتشف العلماء الذين يعملون مع ماريو فلوك، الذي يعمل في معهد ماكس بلانك لعلم الفلك (MPIA)، أنه يمكن تحقيق محاكاة لظروف مجال الجاذبية من خلال إعداد أسطوانتين زجاجيتين بشكل تجريبي بعرض مختلف. يؤدي هذا إلى دوران الماء، مما يؤدي إلى إنشاء قمع يحاكي خصائص قرص الكواكب الأولية.

أظهرت التجارب الأولية على مجالات البولي بروبيلين لتحليل سلوك التدفق أن العديد من هذه المجالات لا تتوافق مع قانون كبلر الأول، في حين تم إعادة إنتاج القوانين الأخرى بشكل جيد. هذه النتائج واعدة لأنها يمكن أن تسمح بفهم أفضل للخصائص الفيزيائية للأقراص التراكمية.

رؤى وتحديات إضافية

التحديات في محاكاة أقراص التراكم كبيرة. يمكن أن يتراوح قطر هذه الأقراص من بضع مئات من الوحدات الفلكية إلى مئات الفراسخ الفلكية، ويمكن أن تتجاوز المادة كتلة الجسم المركزي بمقدار 1-2 أوامر من حيث الحجم. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يصل الهيكل الحراري لهذه الأقراص إلى ملايين الكلفن، مما يزيد من تعقيد عمليات المحاكاة.

يتكون الملف الإشعاعي للأقراص التراكمية، المسؤولة عن سطوعها، من إشعاع من عدة حلقات عند درجات حرارة مختلفة وتتراوح من الأشعة تحت الحمراء إلى الأشعة السينية الصلبة. وهذا يجعل من الضروري مقارنة عمليات المحاكاة بالقياسات الحقيقية لتجنب التحف الحسابية المحتملة.

يمكن لنموذج الإعصار المائي أن يساعد في تخفيف بعض هذه الصعوبات، وهو نهج واعد لدراسة العمليات في الأقراص المكونة للكواكب. ويأمل العلماء في إجراء تعديلات لزيادة تحسين الدقة، الأمر الذي قد يكون له آثار بعيدة المدى على علم الفلك.

بالإضافة إلى الباحثين من جامعة غرايفسفالد، يشارك العديد من العلماء من MPIA أيضًا في هذا المشروع. حصل ماريو فلوك، الذي يقود مجموعة عمل في MPIA، على منحة توحيد ERC لمشروع لدراسة أنظمة الكواكب الناشئة، مما يؤكد أهمية هذا البحث.

يمكن العثور على مزيد من التفاصيل حول أقراص التراكم وخصائصها في التقارير الشاملة من الكون غير مباشر وكذلك في رؤى جامعة غرايفسفالد.