رغم أن كوكب المشتري يُعدّ "ملك الكواكب" في نظامنا الشمسي، فإن أنظمة نجمية أخرى في مجرتنا تحتضن عوالم تفوقه حجماً بكثير، تدور على مسافات شاسعة من نجومها، في أماكن تبدو فيها نظريات تشكّل الكواكب التقليدية عاجزة عن تقديم تفسير مقنع.
وفي دراسة علمية حديثة وفقا لموقع Nature Astronomy، سلط باحثون الضوء على ثلاثة كواكب غازية عملاقة تقع على بُعد نحو 130 سنة ضوئية من الأرض، مستعينين بتحليل التركيب الكيميائي لأغلفتها الجوية في محاولة لفهم آلية نشأتها.
تدور أربعة كواكب غازية عملاقة معروفة حول النجم HR 8799، وهو نجم من النوع F يقع في كوكبة الفرس الأعظم. وتتراوح كتل هذه الكواكب بين خمسة وعشرة أضعاف كتلة المشتري، ما يجعلها من أضخم الكواكب التي تم رصدها مباشرة.
وباستخدام بيانات جهاز NIRSpec على متن تلسكوب جيمس ويب الفضائي، أجرى الفريق تحليلاً طيفياً متوسط الدقة لأغلفة ثلاثة من أقرب هذه الكواكب، عند أطوال موجية بين 3 و5 ميكرونات، ما أتاح فهماً أعمق لمكوناتها الكيميائية.
وتشير التقديرات إلى أن الكواكب الغازية العملاقة قد تقترب في كتلتها من نطاق ما يُعرف بـ”الأقزام البنية”، وهي أجسام فلكية يحدث فيها اندماج الديوتيريوم لفترة وجيزة، لكنها لا تمتلك الكتلة الكافية للحفاظ على اندماج الهيدروجين كما تفعل النجوم.
وتتشكل الأقزام البنية بطريقة تشبه تكوّن النجوم، عبر انهيار جاذبي مباشر من الأعلى إلى الأسفل. في المقابل، يُعتقد أن الكواكب تنشأ عبر عملية "تراكم النواة"، حيث تتجمع المواد الصلبة تدريجياً داخل القرص الكوكبي الأولي، لتشكّل نواة تنمو ببطء، قبل أن تلتقط الغازات المحيطة بها وتتحول إلى عملاق غازي.
هذا السيناريو يُعدّ التفسير السائد لتكوّن المشتري وزحل، لكن السؤال المطروح: هل تنجح الآلية ذاتها في نظام مثل HR 8799، حيث تدور الكواكب على مسافات تتراوح بين 15 و70 وحدة فلكية، أي ما يعادل 15 إلى 70 ضعف المسافة بين الأرض والشمس؟
وأظهرت النتائج وجود أدلة قوية على كبريتيد الهيدروجين في الكوكبين HR 8799 c وHR 8799 d، كما أشارت النماذج الجوية إلى مستويات متشابهة من الكبريت في الكواكب الثلاثة الداخلية.
ويقول جان بابتيست روفيو، الباحث المشارك في الدراسة من جامعة كاليفورنيا – سان دييغو، إن اكتشاف الكبريت يشير إلى أن هذه الكواكب تشكّلت على الأرجح بطريقة مشابهة لتكوّن المشتري، رغم أن كتلها أكبر بخمسة إلى عشرة أضعاف، وهو أمر لم يكن متوقعاً.
كما كشف التحليل عن وجود عدة جزيئات في هذه الكواكب، بعضها رُصد للمرة الأولى، من بينها كبريتيد الهيدروجين، وفق ما أوضح جيري شوان، الباحث المشارك من جامعة كاليفورنيا – لوس أنجلوس.
وتبيّن أن الكواكب الثلاثة تتمتع بإثراء موحّد بالعناصر الثقيلة مثل الكربون والأكسجين والكبريت مقارنة بنجمها المضيف، ما يدل على أنها دمجت كميات كبيرة من المواد الصلبة أثناء تكوّنها.
غير أن هذا المستوى من الكفاءة في تكوين كواكب ضخمة وعلى مسافات بعيدة يصعب تفسيره وفق بعض النماذج الكلاسيكية المعتمدة حالياً.
ويقول عالم الفلك مايكل ماير من جامعة ميشيغان إن "تكوين كواكب بهذه الكفاءة أمر يصعب تصوره"، مضيفاً أن النتائج تضع العلماء أمام معضلة حقيقية.
وبينما يخطط الباحثون لدراسة أنظمة نجمية أخرى للمقارنة، يبقى نظام HR 8799 نموذجاً مثيراً للتساؤلات، ويطرح لغزاً جديداً حول كيفية تشكّل العوالم العملاقة في أطراف الأنظمة الكوكبية.
