شناسایی محل تولد سیارات در شرایط فرابنفش شدید توسط جیمز وب!

بر اساس تحقیقات جدیدی که توسط ستاره‌شناسان دانشگاه پنسیلوانیا و با همکاری یک تیم بین‌المللی انجام شده، مواد اولیه لازم برای تشکیل سیارات حتی در مناطقی که در معرض تابش شدید فرابنفش قرار دارند نیز می‌توانند دوام بیاورند.

دانشمندان با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) و مدل‌های پیشرفته گرمایی-شیمیایی، یک قرص پیش‌سیاره‌ای را بررسی کردند. قرص پیش‌سیاره‌ای حلقه‌ای از غبار و گاز است که اطراف یک ستاره جوان شکل می‌گیرد و پتانسیل تبدیل شدن به سیارات و دیگر اجرام آسمانی را دارد. این تحقیق بر روی یکی از خشن‌ترین محیط‌های کهکشانی ما متمرکز بود.

این مطالعه به‌تازگی در مجله The Astrophysical Journal منتشر شده است.

بایرون پورتیلا-روولو، محقق پسا دکترا در رشته نجوم و اخترفیزیک از کالج علوم Eberly در دانشگاه پنسیلوانیا و نویسنده اصلی این مطالعه می‌گوید:

ستاره‌شناسان مدت‌هاست که تلاش می‌کنند بفهمند چگونه سیارات در دیسک‌های چرخان گاز و غبار که ستاره‌های جوان را احاطه کرده‌اند، تشکیل می‌شوند. این ساختارها که به آن‌ها قرص‌های پیش‌سیاره‌ای گفته می‌شود، زادگاه منظومه‌های فراخورشیدی هستند، مانند منظومه شمسی خود ما که ۴.۵ میلیارد سال پیش شکل گرفت. قرص‌های پیش‌سیاره‌ای اغلب در نزدیکی ستاره‌های بزرگ تشکیل می‌شوند که مقادیر قابل‌توجهی تابش فرابنفش (UV) از خود ساطع می‌کنند و به طور بالقوه این قرص‌ها را مختل کرده و توانایی آن‌ها برای تشکیل سیارات را تحت تأثیر قرار می‌دهند. اگرچه با مطالعه قرص‌های پیش‌سیاره‌ای در مناطق نزدیکِ ستاره‌زا پیشرفت‌های قابل توجهی حاصل شده، اما این مناطق فاقد تابش شدید فرابنفشی هستند که در مناطق ستاره‌زای بزرگ‌تر و رایج‌تر وجود دارد.

نور خشن سحابی خرچنگ

تابش فرابنفش (UV) نوعی نور است که با چشم انسان قابل مشاهده نیست و انرژی بیشتری نسبت به نور مرئی دارد. روی زمین، این تابش می‌تواند به سلول‌های زنده آسیب بزند و باعث عوارضی از آفتاب‌سوختگی گرفته تا سرطان پوست شود. در فضای بیرونی، جایی که هیچ اتمسفری برای محافظت وجود ندارد، تابش فرابنفش حتی قدرتمندتر است.

محققان مطالعه خود را بر روی یک ستاره جوان با جرمی مشابه خورشید، به نام XUE 1، متمرکز کردند که در فاصله حدوداً ۵,۵۰۰ سال نوری از ما در سحابی خرچنگ (NGC 6357) قرار دارد. این سحابی شامل بیش از ۲۰ ستاره بزرگ است، از جمله دو ستاره از بزرگ‌ترین‌های کهکشان راه شیری، که هر دو مقادیر شدیدی تابش فرابنفش آزاد می‌کنند. در همان منطقه، تیم تحقیقاتی همچنین حدود دوازده ستاره جوان کوچک‌تر را شناسایی کردند که هر کدام دارای قرص‌های پیش‌سیاره‌ای هستند و همگی در معرض نور شدید فرابنفش قرار دارند.

با ترکیب مشاهدات تلسکوپ جیمز وب و مدل‌های پیشرفته اخترشیمی، محققان ترکیب دانه‌های ریز غبار در قرص پیش‌سیاره‌ای اطراف ستاره XUE 1 را شناسایی کردند که در نهایت رشد کرده و سیارات سنگی را تشکیل خواهند داد. آن‌ها دریافتند که این قرص حاوی مواد جامد کافی برای تشکیل حداقل ۱۰ سیاره، که هر کدام جرمی قابل مقایسه با عطارد دارند، است. نویسندگان همچنین توزیع فضایی مولکول‌های مختلفی را در این قرص، از جمله بخار آب، مونوکسید کربن، دی‌اکسید کربن، هیدروژن سیانید و استیلن، که پیش از این شناسایی شده بودند، تعیین کردند.

کنستانتین گتمن، استاد پژوهشی در دپارتمان نجوم و اخترفیزیک دانشگاه پنسیلوانیا و یکی از نویسندگان این مطالعه می‌گوید:

انتظار می‌رود این مولکول‌ها به تشکیل اتمسفر سیارات نوظهور کمک کنند. کشف چنین ذخایری از غبار و گاز نشان می‌دهد که عناصر اصلی برای تشکیل سیاره می‌توانند حتی در محیط‌هایی با تابش فرابنفش شدید وجود داشته باشند.

شواهد فرسایش دیسک

علاوه بر این، بر اساس عدم وجود مولکول‌های خاصی که به عنوان ردیاب تابش فرابنفش در نور شناسایی شده توسط تلسکوپ جیمز وب عمل می‌کنند، تیم تحقیقاتی نتیجه گرفت که قرص پیش‌سیاره‌ای فشرده است و در بخش‌های بیرونی خود فاقد گاز است. این قرص تنها تا حدود ۱۰ واحد نجومی (AU) از ستاره میزبان گسترش یافته است که این فاصله بر اساس میانگین فاصله بین زمین و خورشید محاسبه می‌شود و تقریباً به اندازه فاصله خورشید تا زحل است. به گفته تیم تحقیقاتی، این فشردگی احتمالاً نتیجه فرسایش نواحی بیرونی قرص توسط تابش فرابنفش خارجی است.

اریک فیگلسون، محقق ارشد برجسته و استاد نجوم، اخترفیزیک و آمار در دانشگاه پنسیلوانیا، می‌گوید:

این یافته‌ها این ایده را تقویت می‌کند که سیارات در اطراف ستاره‌ها تشکیل می‌شوند، حتی زمانی که قرص اولیه در معرض تابش خارجی قوی قرار دارد. این به توضیح اینکه چرا ستاره‌شناسان در حال کشف این موضوع هستند که منظومه‌های سیاره‌ای در اطراف دیگر ستارگان بسیار رایج‌اند، کمک می‌کند.

محققان گفتند که مطالعه XUE 1 یک گام اساسی در درک تأثیر تابش خارجی بر قرص‌های پیش‌سیاره‌ای است. این تحقیق زمینه‌ساز کمپین‌های رصدی آینده با تلسکوپ‌های فضایی و زمینی با هدف ترسیم تصویری جامع‌تر از تشکیل سیاره در محیط‌های کیهانی مختلف است. به گفته پورتیلا-روولو، این پژوهش بر توانایی‌های متحول‌کننده رصدخانه فضایی جیمز وب ناسا در بررسی پیچیدگی‌های تشکیل سیاره و همچنین بر انعطاف‌پذیری قرص‌های پیش‌سیاره‌ای در مواجهه با چالش‌های محیطی عظیم تأکید دارد.

منبع: Scitechdaily