ثبت نخستین تولد یک سیاره در تاریکی
- مجموعه: اخبار علمی و آموزشی
- تاریخ انتشار : پنجشنبه, ۰۳ مهر ۱۴۰۴ ۱۰:۰۹
به گزارش ایسنا به نقل از اس‌تی‌دی، ستاره‌شناسان اولین عکس مستقیم از یک سیاره نوزاد را که در حال رشد داخل یک حلقه غبارآلود اطراف یک ستاره جوان است، ثبت کردند. آنها گاز هیدروژن درخشانی را که به سمت این دنیای نوپا سرازیر می‌شد، شناسایی و این سیاره نوزاد را در میانه تولد شکار کردند.
ستارشناسان برای اولین بار سیاره جوانی را شناسایی کرده‌اند که هنوز در حال رشد است. این سیاره نوزاد در شکافی پاکسازی شده درون یک قرص(دیسک) چند حلقه‌ای از غبار و گاز که ستاره میزبان خود را احاطه کرده است، قرار دارد.
این کشف توسط تیمی به سرپرستی «لیرد کلوز»( Laird Close)، اخترشناس «دانشگاه آریزونا»(Arizona) و «ریکل ون کاپلوین»(Richelle van Capelleveen)، دانشجوی فارغ‌التحصیل «رصدخانه لیدن»(Leiden Observatory) در هلند انجام شد. آنها برای یافتن این سیاره گریزان، از پیشرفته‌ترین ابزارهای نوری تطابق‌پذیر در جهان استفاده کردند.
ستاره‌شناسان مدت‌هاست که ده‌ها مورد از این قرص‌های سیاره‌ساز را اطراف ستارگان جوان مطالعه کرده‌اند. بسیاری از آنها، شکاف‌های حلقه‌ای شکل را نشان می‌دهند که حاکی از آن است که دنیاهای پنهان ممکن است در حال پاکسازی مسیر آنها باشند. با این حال تا پیش از این، تنها حدود سه پیش‌سیاره مستقیماً مشاهده شده بودند و همه آنها نزدیک به ستارگان خود و در فضای میان ستاره و لبه دیسک اطراف آن یافت شده بودند. این یعنی هیچ پیش‌سیاره‌ای تا پیش از این کشف بزرگ، درون شکاف‌های تاریک که سال‌هاست دانشمندان را مجذوب خود کرده است، تایید نشده بود.
حل یک معمای دیرینه علمی
«کلوز»، استاد اخترشناسی گفت: ده‌ها مطالعه نظری در مورد این شکاف‌های مشاهده شده که توسط سیارات اولیه ایجاد می‌شوند، نوشته شده است، اما هیچ‌کس تا امروز یک مورد قطعی پیدا نکرده بود. این کشف بسیار مهم است، زیرا عدم کشف سیارات در جاهایی که باید باشند، بسیاری را در جامعه علمی وادار کرده است تا توضیحات جایگزینی برای الگوی حلقه و شکاف موجود در بسیاری از قرص‌های پیش‌سیاره‌ای ارائه کنند. این مسئله که ما در این شکاف‌های بسیار تاریک نمی‌توانیم سیارات فراخورشیدی کم‌نور را شناسایی کنیم، یک نقطه بحرانی در اخترشناسی است. افراد زیادی شک داشتند که پیش‌سیارات می‌توانند این شکاف‌ها را ایجاد کنند و اکنون ما مطمئن شدیم که می‌توانند.
منظومه شمسی ما ۴/۵ میلیارد سال پیش، دقیقاً مانند چنین قرصی آغاز شد. همانطور که غبار به توده‌ها تبدیل می‌شد و گاز اطراف خود را می‌کشید، اولین پیش‌سیارات شروع به شکل‌گیری کردند. با این حال، اینکه دقیقاً این فرآیند چگونه اتفاق افتاده است، هنوز تا حد زیادی یک معماست. اخترشناسان برای یافتن پاسخ‌ها، سامانه‌های سیاره‌ای دیگر را که هنوز در مراحل اولیه خود هستند، موسوم به «قرص پیش‌سیاره‌ای»(protoplanetary disks) مطالعه کردند.
«قرص‌های پیش‌سیاره‌ای»، توده‌هایی از گرد و غبار و گاز هستند که اغلب حول ستارگان جوان می‌چرخند.
این تیم از یک سامانه نوری تطابق‌پذیر استفاده کردند. این سامانه با نام «MagAO-X» شناخته می‌شود و «مِیلز»، اخترشناس و همکار این مطالعه، دانشمند ارشد این ابزار نوری است. این ابزار با جبران تلاطم جوی، وضوح و دقت تصاویر تلسکوپ را به شدت بهبود می‌بخشد. تلاطم جوی، پدیده‌ای است که باعث سوسو زدن و تار شدن ستارگان می‌شود و اخترشناسان را به دردسر می‌اندازد.
کاوش سیارات پنهان
این تیم با این گمان که سیارات نامرئی در شکاف «قرص‌های پیش‌سیاره‌ای» پنهان شده‌اند، تمام قرص‌های دارای شکاف را بررسی کردند و آنها را برای یافتن یک انتشار نور مرئی خاص موسوم به «هیدروژن-آلفا»(H-alpha) کاوش کردند.
آنها توضیح دادند: گاز هیدروژن هنگام تشکیل و رشد سیارات، از محیط اطراف خود کشیده می‌شود و هنگامی که آن گاز مانند یک آبشار غول‌پیکر از فضای بیرونی روی آنها سقوط می‌کند و به سطح برخورد می‌کند، پلاسمای فوق‌العاده داغی ایجاد می‌کند که نشانه نوری خاص «هیدروژن-آلفا» را منتشر می‌کند. ابزار «MagAO-X» برای جستجوی گاز هیدروژنی که روی پیش‌سیارات می‌ریزد، طراحی شده است و اینگونه می‌توانیم آنها را تشخیص دهیم.
این تصویر منظومه «WISPIT 2» است. پیش‌سیاره «WISPIT 2b» به صورت یک نقطه بنفش در شکافی بدون گرد و غبار بین یک حلقه غبار سفید و روشن در اطراف ستاره و یک حلقه بیرونی کم‌نورتر دیده می‌شود که در فاصله‌ای حدود ۵۶ برابر فاصله متوسط بین زمین و خورشید به دور آن می‌چرخد. سیاره بالقوه دیگر با نام «CC1»، به صورت جرمی قرمز رنگ درون حفره بدون گرد و غبار دیده می‌شود و تخمین زده می‌شود که حدود ۱۵ برابر فاصله زمین تا خورشید از ستاره میزبان خود فاصله داشته باشد.
این تیم با استفاده از «تلسکوپ ۶/۵ متری ماژلان» و سامانه «MagAO-X»، ستاره «WISPIT-2» را مشاهده کردند. آنها این مشاهدات را در نور «هیدروژن-آلفا» ثبت کردند و به موفقیت بزرگی دست یافتند. یک نقطه نور داخل شکاف بین دو حلقه قرص پیش‌سیاره‌ای اطراف ستاره ظاهر شد. علاوه بر این، این تیم یک سیاره دوم بالقوه با نام «CC1» را میان ستاره و لبه داخلی قرص غبار و گاز مشاهده کرد.
پژواک‌های اولیه غول‌های گازی
این سیاره «WISPIT 2b» نام‌گذاری شده است که نمونه بسیار نادری از یک پیش‌سیاره است و در حال انباشت مواد بر روی خود است. ستاره میزبان آن با نام «WISPIT 2»، شبیه به خورشید و تقریباً هم‌جرم آن است. کاندیدای سیاره داخلی که «CC1» نامیده می‌شود، حدود ۹ برابر جرم مشتری و «WISPIT 2b» حدود پنج برابر جرم مشتری وزن دارد.
این تیم اعلام کرد: این یافته‌ها تا حدودی شبیه به مشتری و زحل، زمانی که ۵۰۰۰ بار جوان‌تر از الان بودند، است. سیارات در سامانه «WISPIT-2» حدود ۱۰ برابر پرجرم‌تر از غول‌های گازی ما به نظر می‌رسند و پراکندگی بیشتری دارند.
«کلوز» افزود: سامانه نوری تطابق‌پذیر ما بهتر از هر سامانه دیگری برای این کار در طول موج «هیدروژن-آلفا» بهینه شده است، بنابراین شما می‌توانید نور ستاره‌ای روشن را از پیش‌سیاره کم‌نور شناسایی کنید. ما احتمالاً در اطراف «WISPIT 2»، دو سیاره و چهار حلقه و چهار شکاف داریم. سیاره «CC1» ممکن است در حدود ۱۴ یا ۱۵ واحد نجومی (AU) به دور ستاره بچرخد و اگر بخشی از منظومه شمسی ما بود، در نیمه راه بین زحل و اورانوس قرار می‌گرفت. سیاره «WISPIT-2b» که شکاف را ایجاد کرده است، در حدود ۵۶ واحد نجومی دورتر قرار دارد که در منظومه شمسی ما، آن را بسیار فراتر از مدار نپتون قرار می‌دهد.
یک واحد نجومی برابر با فاصله متوسط زمین تا خورشید است.
مطالعه دوم به صورت موازی و به سرپرستی «ون کاپلِوین» و «دانشگاه گالوی»(Galway) انجام شده است. این مطالعه، جزئیات شناسایی سیاره در طیف نور فروسرخ و کشف سامانه چند حلقه‌ای را شرح می‌دهد.
«ون کاپلوین» گفت: اخترشناسان برای دیدن سیارات در زمان جوانی‌شان، باید سامانه‌های قرصی جوان و کمیاب را پیدا کنند، زیرا این تنها زمانی است که آنها روشن‌تر و در نتیجه قابل تشخیص‌تر هستند. اگر سامانه «WISPIT-2» به سن منظومه شمسی ما بود و ما از همین فناوری برای نگاه کردن به آن استفاده می‌کردیم، نمی‌توانستیم چنین مشاهداتی داشته باشیم و تمام اجرام بسیار سرد و تاریک بودند.
این مطالعه در The Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.
