القرص الكوكبي الأولي

القرص الكوكبي الأولي هو قرص دوار يدور حول نجم شاب حديث التكوين ، أو نجم من نوع تي تاوري ، أو نجم من نوع هيربيغ إيه إي/بي . لا يُعتبر القرص الكوكبي الأولي قرصًا تراكميًا ؛ فمع أنهما متشابهان، إلا أن القرص التراكمي يكون أكثر سخونة ويدور بسرعة أكبر بكثير، حيث يتراكم عليه المادة على جسم مركزي؛ كما يُوجد أيضًا حول الثقوب السوداء ، وليس النجوم فقط. يجب عدم الخلط بين هذه العملية وعملية التراكم التي يُعتقد أنها تُكوّن الكواكب نفسها. تُسمى الأقراص الكوكبية الأولية المتوهجة ضوئيًا والمضاءة خارجيًا بالأقراص الكوكبية الأولية المُبخرة ضوئيًا .

تتشكل النجوم الأولية من سحب جزيئية تتكون أساسًا من الهيدروجين الجزيئي . عندما يصل جزء من سحابة جزيئية إلى حجم أو كتلة أو كثافة حرجة، يبدأ بالانهيار تحت تأثير جاذبيته الذاتية . ومع ازدياد كثافة هذه السحابة المنهارة، والتي تُسمى السديم الشمسي ، تتلاشى حركات الغاز العشوائية الموجودة أصلًا في السحابة لصالح اتجاه الزخم الزاوي الكلي للسديم. يؤدي قانون حفظ الزخم الزاوي إلى زيادة الدوران مع تناقص نصف قطر السديم. يتسبب هذا الدوران في تسطح السحابة - تمامًا كما هو الحال عند تشكيل بيتزا مسطحة من العجين - وتتخذ شكل قرص. يحدث هذا لأن التسارع المركزي الناتج عن الحركة المدارية يقاوم قوة جاذبية النجم فقط في الاتجاه القطري، لكن السحابة تظل حرة في الانهيار في الاتجاه المحوري. والنتيجة هي تشكل قرص رقيق مدعوم بضغط الغاز في الاتجاه المحوري. ^{[ 5 ]} يستغرق الانهيار الأولي أكثر من 100,000 سنة. بعد ذلك الوقت، تصل درجة حرارة سطح النجم إلى درجة حرارة مماثلة لدرجة حرارة سطح نجم من نجوم التسلسل الرئيسي من نفس الكتلة، ويصبح مرئيًا.

هو الآن نجم من نوع تي تاوري. يستمر تراكم الغاز على النجم لمدة عشرة ملايين سنة أخرى، ^{[ 6 ]} قبل أن يختفي القرص، ربما بفعل الرياح النجمية للنجم الفتيّ ، أو ربما ببساطة يتوقف عن إصدار الإشعاع بعد انتهاء التراكم. يبلغ عمر أقدم قرص كوكبي أولي تم اكتشافه حتى الآن 25 مليون سنة. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

تختلف الأقراص الكوكبية الأولية حول نجوم تي تاوري عن الأقراص المحيطة بالمكونات الأساسية للأنظمة الثنائية المتقاربة من حيث الحجم ودرجة الحرارة. يصل نصف قطر الأقراص الكوكبية الأولية إلى 1000 وحدة فلكية ، ولا تتجاوز درجة حرارة أجزائها الداخلية 1000 كلفن . وغالبًا ما تصاحبها نفاثات .

رُصدت أقراص كوكبية أولية حول العديد من النجوم الفتية في مجرتنا. وقد أظهرت عمليات الرصد التي أجراها تلسكوب هابل الفضائي أن الأقراص الكوكبية الأولية والأقراص الكوكبية تتشكل داخل سديم الجبار . ^{[ 10 ] [ 11 ]}

يُعتقد أن الأقراص الكوكبية الأولية عبارة عن هياكل رقيقة، بارتفاع رأسي نموذجي أصغر بكثير من نصف القطر، وكتلة نموذجية أصغر بكثير من النجم الشاب المركزي. ^{[ 12 ]}

تُهيمن الغازات على كتلة القرص الكوكبي الأولي النموذجي، إلا أن وجود حبيبات الغبار يلعب دورًا رئيسيًا في تطوره. إذ تحمي حبيبات الغبار المستوى المتوسط ​​للقرص من الإشعاع عالي الطاقة القادم من الفضاء الخارجي، مما يُنشئ منطقة ميتة تتوقف فيها ظاهرة عدم الاستقرار المغناطيسي الدوراني. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

يُعتقد أن هذه الأقراص تتكون من غلاف مضطرب من البلازما، يُسمى أيضًا المنطقة النشطة، يُحيط بمنطقة واسعة من الغاز الساكن تُسمى المنطقة الميتة. ^{[ 14 ]} يمكن للمنطقة الميتة، الواقعة في المستوى المتوسط، أن تُبطئ تدفق المادة عبر القرص، مما يمنع الوصول إلى حالة الاستقرار.

مخلفات المستعر الأعظم التي تنتج مواد تشكل الكواكب .

تصف فرضية السديم لتكوين النظام الشمسي كيفية تطور الأقراص الكوكبية الأولية إلى أنظمة كوكبية. قد تتسبب التفاعلات الكهروستاتيكية والجاذبية في تراكم حبيبات الغبار والجليد في القرص لتكوين كويكبات . تتنافس هذه العملية مع الرياح النجمية ، التي تدفع الغاز خارج النظام، والجاذبية ( التراكم ) والإجهادات الداخلية ( اللزوجة )، التي تجذب المادة إلى نجم تي تاوري المركزي. تُشكل الكويكبات اللبنات الأساسية لكل من الكواكب الأرضية والكواكب العملاقة. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

يُعتقد أن بعض أقمار المشتري وزحل وأورانوس قد تشكلت من نظائر أصغر حجماً تدور حول الكواكب ، وهي نظائر للأقراص الكوكبية الأولية. ^{[ 18 ] [ 19 ]} ويُعزى ترتيب الكواكب في مستوى مسار الشمس إلى تشكل الكواكب والأقمار في أقراص رقيقة هندسياً وغنية بالغاز والغبار . بعد عشرات الملايين من السنين من تشكل النظام الشمسي، احتوت الوحدات الفلكية الداخلية القليلة للنظام الشمسي على الأرجح على عشرات الأجسام التي تتراوح أحجامها بين حجم القمر وحجم المريخ، والتي كانت تتراكم وتندمج لتشكل الكواكب الأرضية التي نراها الآن. ومن المرجح أن قمر الأرض قد تشكل بعد أن اصطدم كوكب أولي بحجم المريخ بالأرض الأولية بشكل مائل بعد حوالي 30 مليون سنة من تشكل النظام الشمسي.

تم اكتشاف أقراص فقيرة بالغاز من الغبار المحيط بالنجوم حول العديد من النجوم القريبة، والتي يتراوح عمر معظمها بين 10 ملايين سنة (مثل بيتا بيكتوريس و 51 الحواء ) ​​ومليارات السنين (مثل تاو سيتي ). تُعرف هذه الأنظمة عادةً باسم " أقراص الحطام ". ونظرًا لأعمار هذه النجوم القديمة، وقصر عمر حبيبات الغبار متناهية الصغر حول النجوم بسبب مقاومة بوينتينغ روبرتسون ، والاصطدامات، وضغط الإشعاع (عادةً من مئات إلى آلاف السنين)، يُعتقد أن هذا الغبار ناتج عن اصطدامات الكواكب الصغيرة (مثل الكويكبات والمذنبات ). لذا، فإن أقراص الحطام حول هذه الأمثلة (مثل فيغا ، وألفيكا ، وفومالهوت ، وغيرها) ليست "كواكب أولية"، بل تمثل مرحلة لاحقة من تطور الأقراص، حيث تُعدّ نظائر حزام الكويكبات وحزام كايبر خارج المجموعة الشمسية موطنًا لاصطدامات الكواكب الصغيرة التي تُولّد الغبار.

استنادًا إلى دراسات حديثة باستخدام نماذج حاسوبية ، يُحتمل أن تكون الجزيئات العضوية المعقدة الضرورية للحياة قد تشكلت في القرص الكوكبي الأولي المكون من حبيبات الغبار المحيطة بالشمس قبل تشكل الأرض. ^{[ 20 ]} ووفقًا لهذه الدراسات الحاسوبية، قد تحدث هذه العملية نفسها حول نجوم أخرى تكتسب كواكب . ^{[ 20 ]} (انظر أيضًا: الجزيئات العضوية خارج الأرض ).

• 
  رسم توضيحي لديناميكيات مادة ماصة للرطوبة
• 
  20 قرصًا كوكبيًا أوليًا تم التقاطها بواسطة مشروع الدقة الزاوية العالية (DSHARP). ^{[ 21 ]}
• 
  [ 22 ^]​^​​
• 
  القرص الكوكبي الأولي AS 209 يقع في منطقة تكوين النجوم الشابة في كوكبة الحواء . ^{[ 23 ]}
• 
  القرص الكوكبي الأولي HH 212. ^{[ 24 ]}
• 
  من خلال مراقبة الأقراص الكوكبية الأولية المغبرة، يدرس العلماء الخطوات الأولى لتكوين الكواكب. ^{[ 25 ]}
• 
  حلقات متحدة المركز حول النجم الشاب HD 141569A ، الذي يقع على بعد حوالي 370 سنة ضوئية. ^{[ 26 ]}
• 
  تم رصد أقراص الحطام في صور تلسكوب هابل الفضائي للنجوم الشابة، HD 141943 و HD 191089 - الصور في الأعلى؛ الهندسة في الأسفل. ^{[ 27 ]}
• 
  القرص الكوكبي الأولي HH-30 في برج الثور - ينبعث من القرص نفاث نجمي محمر .
• 
  تصور فني لقرص كوكبي أولي.
• 
  شبه كوكب في سديم الجبار .
• يُظهر الفيديو تطور القرص حول نجم شاب مثل إتش إل تاوري (مفهوم فني).
• 
  صورة للقرص المحيط بنجم GW Orionis . ^{[ 28 ]}
• 
  تصور فنان لقرص كوكبي أولي
• 
  مكونات proplyd 177-341W في سديم أوريون التي تم رصدها بواسطة VLT MUSE ، تظهر جبهة تأين وقرص كوكبي أولي وذيل ^{[ 29 ].}
• 
  HOPS-315، وهو نظام كوكبي لا يزال قيد التكوين ويظهر أدلة على المراحل الأولى لتكوين الكواكب.

^{[ 1 ]}

• ويليامز، جيه بي؛ سيزا، إل إيه (2011). "الأقراص الكوكبية الأولية وتطورها". المراجعة السنوية لعلم الفلك والفيزياء الفلكية . 49 (1): 67-117 . arXiv : 1103.0556 . Bibcode : 2011ARA & A..49...67W . doi : 10.1146/annurev-astro-081710-102548 . S2CID 58904348 . 
• أرميتاج، بي جيه (2011). "ديناميكيات الأقراص الكوكبية الأولية". المراجعة السنوية لعلم الفلك والفيزياء الفلكية . 49 (1): 195-236 . arXiv : 1011.1496 . Bibcode : 2011ARA & A..49..195A . doi : 10.1146/annurev-astro-081710-102521 . S2CID 55900935 .