تلسکوپ جیمز وب ناسا به‌تازگی یک دیسک غنی از کربن در فاصله ۶۲۵ سال نوری کشف کرده که می‌تواند محل تولد قمرها (ماه‌ها) باشد و نشان می‌دهد که چگونه قمرهایی شبیه به ماه ممکن است شکل گرفته باشند.
منظومه شمسی ما میزبان هشت سیاره اصلی و بیش از ۴۰۰ قمر شناخته شده است که به دور شش مورد از آن‌ها می‌چرخند. اما این همه قمر چگونه به وجود آمده‌اند؟! دانشمندان چندین روش برای تشکیل آن‌ها پیشنهاد کرده‌اند. در مورد قمرهای بزرگ، مانند چهار قمر گالیله‌ای مشتری، ایده اصلی این است که آن‌ها از دیسکی از غبار و گاز که سیاره را در حین شکل‌گیری احاطه کرده بود، به وجود آمده‌اند. این فرآیند بیش از ۴ میلیارد سال پیش رخ داده و امروزه تنها ردی ضعیف از خود به جای گذاشته است.
حال، تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا، اولین نگاه مستقیم به مواد درون دیسکی که یک سیاره فراخورشیدی عظیم را در بیش از ۶۲۵ سال نوری از زمین احاطه کرده، ثبت کرده است. این دیسک غنی از کربن می‌تواند به عنوان نوعی کارگاه عمل کند که در آن قمرها شکل می‌گیرند. از آنجایی‌که تصور می‌شود تعداد قمرها در کهکشان راه شیری بیشتر از سیارات باشد و برخی حتی بتوانند میزبان حیات باشند، مطالعه نحوه تشکیل آن‌ها کلیدی برای درک کل سیستم‌های سیاره‌ای است.
کشف دیسک در حال تشکیل قمر در اطراف یک سیاره فراخورشیدی دوردست
تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا اولین اندازه‌گیری‌های مستقیم از ترکیب شیمیایی و شرایط فیزیکی درون یک دیسک احتمالی در حال تشکیل قمر را که یک سیاره فراخورشیدی عظیم را احاطه کرده، انجام داده است. این دیسک غنی از کربن، که در اطراف سیاره‌ای به نام CT Cha b در فاصله حدود ۶۲۵ سال نوری از زمین یافت شده، می‌تواند زادگاه قمرهای جدید باشد، اگرچه هیچ قمری در مشاهدات فعلی وب شناسایی نشد.
این یافته‌ها اخیراً در مجله The Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.
پنجره‌ای به سوی تشکیل سیاره و قمر
ستاره جوانی که CT Cha b به دور آن می‌چرخد، تنها ۲ میلیون سال عمر دارد و هنوز در حال جمع‌آوری مواد اطراف خود است. با این حال، مشاهدات وب نشان می‌دهد که دیسک در حال گردش به دور سیاره، با دیسک بسیار بزرگ‌تری که ستاره مرکزی را تغذیه می‌کند، متفاوت است. این سیاره و ستاره‌اش تقریباً ۷۴ میلیارد کیلومتر از هم فاصله دارند.
مشاهده نحوه شکل‌گیری سیارات و قمرها برای درک چگونگی تکامل سیستم‌های سیاره‌ای در سراسر کهکشان ضروری است. دانشمندان بر این باورند که قمرها ممکن است بسیار رایج‌تر از سیارات باشند و برخی حتی می‌توانند شرایط مناسب برای حیات را فراهم کنند. تنها اکنون، با رصدخانه‌های پیشرفته‌ای مانند وب، پژوهشگران شروع به مشاهده مستقیم این مراحل اولیه تشکیل کرده‌اند.
بازآفرینی تولد منظومه شمسی
به گفته این تیم تحقیقاتی، این کشف سرنخ‌های ارزشمندی در مورد چگونگی شکل‌گیری سیارات و قمرها ارائه می‌دهد. داده‌های دقیق وب فرصتی نادر برای مقایسه این سیستم‌های جوان با روزهای اولیه منظومه شمسی، بیش از ۴ میلیارد سال پیش، فراهم می‌کند.
سیرا گرانت، یکی از نویسندگان اصلی از مؤسسه کارنگی برای علم در واشنگتن، می‌گوید:
ما می‌توانیم شواهدی از دیسک اطراف این همراه (سیاره) را ببینیم و برای اولین بار شیمی آن را مطالعه کنیم. ما نه‌تنها شاهد تشکیل قمر هستیم، بلکه شاهد تشکیل این سیاره نیز هستیم!
گابریله کوگنو، نویسنده اصلی از دانشگاه زوریخ، افزود:
ما می‌بینیم چه موادی در حال جمع شدن هستند تا سیاره و قمرها را بسازند.
کالبدشکافی نور ستاره؛ چگونه وب مولکول‌های پنهان را آشکار کرد؟
مشاهدات فروسرخ CT Cha b با استفاده از ابزار MIRI (ابزار فروسرخ میانی) تلسکوپ وب و طیف‌نگار با وضوح متوسط آن انجام شد. نگاه اولیه به داده‌های آرشیوی وب، نشانه‌هایی از مولکول‌ها را در داخل دیسک اطراف سیاره آشکار کرد که انگیزه‌ای برای بررسی عمیق‌تر داده‌ها شد. از آنجایی‌که سیگنال ضعیف سیاره در درخشش خیره‌کننده ستاره میزبان پنهان شده بود، محققان مجبور شدند با استفاده از روش‌های کنتراست بالا، نور ستاره را از سیاره جدا کنند.
گرانت گفت:
ما مولکول‌هایی را در محل سیاره دیدیم و بنابراین می‌دانستیم که مواد ارزشمندی در آنجا وجود دارد که ارزش حفاری و صرف یک سال تلاش برای استخراج از داده‌ها را دارد. واقعاً به پشتکار زیادی نیاز داشت.
در نهایت، تیم هفت مولکول حاوی کربن را در دیسک سیاره کشف کرد، از جمله استیلن (C2H2) و بنزن (C6H6). این شیمی غنی از کربن در تضاد شدید با شیمی مشاهده‌شده در دیسک اطراف ستاره میزبان است، جایی‌که محققان آب را پیدا کردند اما کربنی نبود. تفاوت بین این دو دیسک شواهدی از تکامل شیمیایی سریع آن‌ها در طول تنها ۲ میلیون سال ارائه می‌دهد.
پیدایش قمرها: پژواک گذشته مشتری
مدت‌هاست که یک دیسک اطراف سیاره به عنوان زادگاه چهار قمر اصلی مشتری فرض شده است. این قمرهای گالیله‌ای باید میلیاردها سال پیش از چنین دیسک مسطحی متراکم شده باشند، که در مدارهای هم‌سطح آن‌ها به دور مشتری مشهود است. دو قمر بیرونی گالیله‌ای، گانیمد و کالیستو، ۵۰ درصد از یخ آب تشکیل شده‌اند، اما احتمالاً هسته‌های سنگی دارند، شاید از کربن یا سیلیکون.
مشاهده تولد قمر در زمان واقعی
کوگنو می‌گوید:
ما می‌خواهیم درباره نحوه تشکیل قمرها در منظومه شمسی خودمان بیشتر بدانیم. این بدان معناست که باید به سیستم‌های دیگری نگاه کنیم که هنوز در حال ساخت هستند. ما در تلاشیم تا بفهمیم همه چیز چگونه کار می‌کند.
وی ادامه داد:
این قمرها چگونه به وجود می‌آیند؟ مواد تشکیل‌دهنده آن‌ها چیست؟ چه فرآیندهای فیزیکی در کار هستند و در چه بازه‌های زمانی؟ وب به ما این امکان را می‌دهد تا برای اولین بار شاهد درام تشکیل قمر باشیم و این سؤالات را به صورت رصدی بررسی کنیم.
در سال آینده، این تیم از وب برای انجام یک بررسی جامع بر روی اجرام مشابه استفاده خواهد کرد تا تنوع خواص فیزیکی و شیمیایی را در دیسک‌های اطراف سیارات جوان بهتر درک کنند.
منبع: Scitechdaily
