شناسایی یک کارخانه تولید سیاره 30 میلیون ساله توسط جیمز وب!

اخترشناسان مدت‌ها بر این باور بودند که قرص‌های چرخان گاز و غباری که سیارات را در اطراف ستارگان جوان شکل می‌دهند، فقط حدود 10 میلیون سال دوام می‌آورند. با این حال، یک کشف پیشگامانه نشان می‌دهد که برای برخی ستارگان کم‌جرم، این قرص‌ها می‌توانند بسیار طولانی‌تر، تا 30 میلیون سال، دوام بیاورند!

رصدهای انجام شده توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا، محیطی پایدار و غنی از گاز را در اطراف این ستارگان نشان می‌دهد که امکانات جذابی را برای شکل‌گیری طولانی‌تر سیارات ایجاد می‌کند. این موضوع می‌تواند پیامدهای مهمی برای درک ما از تکامل سیارات و پتانسیل حیات فراتر از زمین، به ویژه در سیستم‌هایی مانند تراپیست-1 (TRAPPIST-1)، که سیارات ممکن است زمان بیشتری برای شکل‌گیری در مناطق قابل سکونت داشته‌اند، داشته باشد.

تصاویری از مهدهای سیاره‌ای جهان هستی!

اگر جهان هستی یک آلبوم عکس داشت، احتمالاً تصاویری از قرص‌های چرخان گاز و غبار – مهدهای سیاره‌ای که در اطراف ستارگان جوان شکل می‌گیرند – را به نمایش می‌گذاشت. تصور می‌شود که این قرص‌های سیاره‌ساز مرحله‌ای رایج اما کوتاه‌مدت در زندگی اکثر ستارگان جوان هستند و مواد اولیه مورد نیاز برای ساخت سیارات را تأمین می‌کنند.

به طور معمول، این قرص‌ها حدود 10 میلیون سال قبل از پراکنده شدن دوام می‌آورند – یک وجود کوتاه در مقیاس کیهانی. با این حال، محققان دانشگاه آریزونا یک کشف شگفت‌انگیز انجام داده‌اند: برخی از قرص‌ها می‌توانند بسیار طولانی‌تر از حد انتظار دوام بیاورند. یافته‌های آنها نشان می‌دهد که در اطراف ستارگان بسیار کوچک، فقط یک دهم جرم خورشید یا کمتر، این قرص‌ها می‌توانند بسیار طولانی‌تر از آنچه قبلاً تصور می‌شد، زنده بمانند.

شکستن محدودیت‌ها: یک قرص 30 میلیون ساله

در مطالعه‌ای که در مجله Astrophysical Letters منتشر شده است، تیمی به رهبری فنگ لانگ از آزمایشگاه قمری و سیاره‌ای دانشگاه آریزونا، رصد یک قرص پیش‌سیاره‌ای 30 میلیون ساله را شرح دادند – سه برابر پیرتر از آنچه دانشمندان معمولاً انتظار دارند. آنها با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا، اولین تجزیه و تحلیل شیمیایی دقیق از یک قرص طولانی‌مدت را انجام دادند و سرنخ‌های جدیدی در مورد شکل‌گیری سیارات و پتانسیل جهان‌های قابل سکونت فراتر از منظومه شمسی ما ارائه کردند.

لانگ، نویسنده اصلی مقاله و عضو ساگان در آزمایشگاه قمری و سیاره‌ای، گفت:

به نوعی، قرص‌های پیش‌سیاره‌ای تصاویر نوزادی از سیستم‌های سیاره‌ای، از جمله نگاهی اجمالی به آنچه منظومه شمسی ما ممکن است در دوران نوزادی خود شبیه بوده باشد، به ما ارائه می‌دهند!

چگونه ستارگان طول عمر قرص‌های خود را کنترل می‌کنند

لانگ توضیح داد، تا زمانی‌که ستاره جرم معینی داشته باشد، تابش پرانرژی از ستاره جوان گاز و غبار را از قرص خارج می‌کند و دیگر نمی‌تواند به عنوان ماده اولیه برای ساخت سیارات عمل کند.

این تیم ستاره‌ای را با نام رسمی WISE J044634.16–262756.1B – که به طور راحت‌تر به J0446B معروف است – واقع در صورت فلکی کلومبا (لاتین برای “کبوتر”) حدود 267 سال نوری از زمین، رصد کردند. محققان دریافتند که قرص سیاره‌ساز آن حدود سه برابر بیشتر از حد انتظار دوام آورده است.

لانگ گفت:

اگرچه می‌دانیم که بیشتر قرص‌ها در عرض 10 تا 20 میلیون سال پراکنده می‌شوند، اما می‌بینیم که برای انواع خاصی از ستارگان، قرص‌های آنها می‌توانند بسیار طولانی‌تر دوام بیاورند. از آنجایی که مواد موجود در قرص مواد اولیه برای سیارات را فراهم می‌کنند، طول عمر قرص تعیین می‌کند که سیستم چه مدت زمان برای تشکیل سیارات دارد.

چرا پایداری شیمیایی برای شکل‌گیری سیارات مهم است؟

حتی اگر ستارگان کوچک قرص‌های خود را طولانی‌تر حفظ کنند، ترکیب شیمیایی قرص آنها به‌طور قابل‌توجهی تغییر نمی‌کند. ترکیب شیمیایی مشابه بدون توجه به سن نشان می‌دهد که شیمی حتی با رسیدن قرص به سن پیشرفته، به‌طور چشمگیری تغییر نمی‌کند. چنین محیط شیمیایی پایدار و طولانی‌مدت می‌تواند زمان بیشتری برای شکل‌گیری سیارات در اطراف ستارگان کم‌جرم فراهم کند.

محققان با تجزیه و تحلیل محتوای گاز قرص، این احتمال را رد کردند که قرص اطراف J0446B، یک قرص به اصطلاح زباله باشد، نوعی قرص طولانی‌مدت که از مواد نسل دوم تولی شده توسط برخورد اجسام شبه سیارکی تشکیل شده است.

چنگیان شی، دانشجوی دکترا در LPL که در این مطالعه مشارکت داشت، گفت:

ما گازهایی مانند هیدروژن و نئون را شناسایی کردیم که به ما می‌گوید هنوز گاز اولیه در قرص اطراف J0446B باقی مانده است.

قرص‌های طولانی‌مدت چه معنایی برای حیات فراتر از زمین دارند؟

به گفته نویسندگان، وجود تأییدشده قرص‌های طولانی‌مدت غنی از گاز، پیامدهایی برای حیات خارج از منظومه شمسی ما دارد. سیستم تراپیست-1، واقع در 40 سال نوری از زمین، متشکل از یک ستاره کوتوله سرخ و هفت سیاره با اندازه مشابه زمین، مورد توجه ویژه محققان است. سه سیاره از این سیارات در “منطقه قابل سکونت” قرار دارند، جایی‌که شرایط اجازه می‌دهد آب مایع وجود داشته باشد و پتانسیل تشکیل حیات را، حداقل در اصل، ارائه می‌دهد.

لانگ و همکارانش می‌گویند، از آنجایی‌که ستارگان با قرص‌های سیاره‌ای طولانی‌مدت در دسته جرمی مشابه ستاره مرکزی در سیستم تراپیست-1 قرار می‌گیرند، وجود قرص‌های طولانی‌مدت به ویژه برای تکامل سیستم‌های سیاره‌ای جالب است.

ایلاریا پاسکوچی، استاد علوم سیاره‌ای در LPL که در این مطالعه مشارکت داشت، گفت:

برای ایجاد آرایش مداری خاصی که در تراپیست-1 می‌بینیم، سیارات باید در داخل قرص مهاجرت کنند، فرآیندی که نیاز به وجود گاز دارد. حضور طولانی گاز که در این قرص‌ها پیدا می‌کنیم، ممکن است دلیل آرایش منحصر به فرد تراپیست-1 باشد.

قرص‌های طولانی‌مدت چه چیزی در مورد کیهان آشکار می‌کنند؟

قرص‌های طولانی‌مدت برای ستارگان پرجرم مانند خورشید پیدا نشده‌اند، زیرا ستارگان در چنین سیستم‌هایی بسیار سریع‌تر تکامل می‌یابند و سیارات زمان کمتری برای شکل‌گیری دارند. اگرچه منظومه شمسی ما مسیر تکاملی متفاوتی را طی کرد، نویسندگان خاطرنشان کردند که قرص‌های طولانی‌مدت می‌توانند اطلاعات زیادی در مورد جهان به محققان ارائه دهند، زیرا اعتقاد بر این است که ستارگان کم‌جرم بسیار بیشتر از ستارگان شبیه خورشید هستند.

لانگ گفت:

ایجاد درک بهتر از نحوه تکامل سیستم‌های ستاره‌ای کم‌جرم و گرفتن تصاویری از قرص‌های طولانی‌مدت ممکن است به هموار کردن راه برای پر کردن جاهای خالی در آلبوم عکس جهان کمک کند.

منبع: Scitechdaily