راز ۲۰ ساله کیهان گشوده شد

مخاطب ۲۴- در اوایل دهه ۲۰۰۰، تلسکوپ فضایی هابل قدیمی‌ترین سیاره‌ای را که تا آن زمان شناخته شده بود، رصد کرد. جرم این سیاره ۲.۵ برابر بزرگ‌تر از مشتری بود و دانشمندان تخمین زدند که حدود ۱۳ میلیارد سال پیش، یعنی کمتر از یک میلیارد سال پس از مهبانگ، در کهکشان راه شیری شکل گرفته است.

کشف سیاره‌های کهن دیگر نیز به زودی پس از این رویداد، دانشمندان را شگفت‌زده کرد. زیرا بر اساس مدل‌های کیهانی، ستارگان اولیه عمدتا از عناصر سبک همچون هیدروژن و هلیوم تشکیل شده بودند و عناصر سنگین‌تر مانند کربن و آهن که برای تشکیل سیارات ضروری هستند، به مقدار بسیار کمی در این ستارگان اولیه وجود داشت.

سیاره ای با باران جواهر

جیمزوب محل تولد خورشید را به تصویر کشید/ عکس

تلسکوپ جیمز وب پرده از راز ۲۰ ساله کیهان برداشت

ستاره شناسان پیشتر بر این باور بودند که دیسک‌های تشکیل‌شده از گاز و غبار پیرامون ستارگان کم‌جرم، تحت تأثیر تابش شدید ستاره مرکزی، به سرعت پراکنده شده و در مدت چند میلیون سال از بین می‌روند. در نتیجه، امکان شکل‌گیری سیاره در این دیسک‌ها منتفی به نظر می‌رسید. همچنین، دانشمندان تصور می‌کردند که عناصر سنگین فلزی، ضروری برای تشکیل دیسک‌های پایدار سیاره‌ای، تنها پس از وقوع ابرنواختر‌ها در دسترس خواهند بود.

اما اکنون، تلسکوپ فضایی جیمز وب با بررسی دقیق یکی از این ستارگان کهنسال نشان داده است یافته‌های تلسکوپ هابل صحیح بوده است. در پژوهشی که در ۱۶ دسامبر در مجله Astrophysical Journal منتشر شد، محققان دریافته‌اند که دیسک‌های سیاره‌ای، حتی در شرایطی که مقدار عناصر سنگین فلزی بسیار اندک است، می‌توانند بسیار طولانی‌تر از آنچه پیش‌بینی می‌شد، دوام بیاورند.

گوئیدو دی مارچی، اخترشناس مرکز تحقیقات فضایی اروپا در نوردویک هلند، می‌گوید:

مشاهدات ما نشان می‌دهد که این ستارگان در مراحل اولیه شکل‌گیری، توسط دیسک‌های گازی و غباری احاطه شده‌اند و همچنان به جذب مواد اطراف خود ادامه می‌دهند. این فرآیند حتی در ستارگانی با سن نسبتا بالا، حدود ۲۰ تا ۳۰ میلیون سال، ادامه می‌یابد. ” وی افزود: “این یافته نشان می‌دهد که سیارات در اطراف این ستارگان، زمان بیشتری برای تشکیل و تکامل خواهند داشت، زیرا مناطق ستاره‌زایی اطراف آنها در مقایسه با سایر نواحی کهکشان، فعال‌تر هستند.

تلسکوپ فضایی جیمز وب طیف‌سنجی ستارگان را در خوشه ستاره‌زایی به نام NGC ۳۴۶ انجام داده است. شرایط در این خوشه شباهت زیادی به شرایط اولیه جهان دارد؛ سرشار از عناصر سبک مثل هیدروژن و هلیوم و با کمبود نسبی عناصر سنگین‌تر (فلزات). این خوشه ستاره‌ای در ابر ماژلانی کوچک قرار گرفته است، کهکشانی در فاصله ۱۹۹۰۰۰ سال نوری از زمین.

آنالیز نور و امواج الکترومغناطیسی ساطع شده از این ستارگان و محیط اطراف آنها نشان می‌دهد که این ستارگان میزبان دیسک‌های پیش‌سیاره‌ای پایدار هستند. مارچی و همکارانش دو روش مختلف برای تشکیل این دیسک‌ها پیشنهاد کرده‌اند.

اولین نکته این است که ستارگان تشکیل شده از عناصر سبک، میزبان عناصر سنگین رادیواکتیو نیستند. این عناصر سنگین رادیواکتیو، برخلاف عناصر سبک، به شدت ناپایدار هستند و به طور مداوم در حال واپاشی هستند. کمبود این عناصر رادیواکتیو و در نتیجه کاهش تابش آنها، به معنای کاهش قابل توجه نیرویی است که ستاره بر روی دیسک سیاره‌ای اطراف خود اعمال می‌کند. این کاهش نیرو باعث می‌شود که دیسک سیاره‌ای اطراف این ستاره‌ها، به مراتب پایدارتر از دیسک‌های اطراف ستارگانی با عناصر سنگین باشد و مدت زمان بسیار طولانی‌تری را دوام بیاورد.

سناریوی دیگر این است که ستاره‌ای که صرفاً از عناصر سبک تشکیل شده، الزاماً باید از یک ابر غبار و گاز بسیار عظیم متولد شود. این ابر غبار فوق‌العاده بزرگ، پس از تشکیل ستاره، دیسکی عظیم را در اطراف آن به جای می‌گذارد. ممکن است مدت‌زمان بسیار طولانی‌ای طول بکشد تا این دیسک عظیم پراکنده شود، حتی اگر درخشندگی ستارگان سبک‌عنصر به اندازه ستارگان سنگین‌عنصر باشد.

النا ساببی، دانشمند رصدخانه جمینی در آزمایشگاه ملی نور (NOIRLab) بنیاد ملی علوم در توسان، می‌گوید: «کشف راز ۲۰ ساله کیهان بر شیوه شکل‌گیری سیارات و نوع معماری سیستمی که در چنین محیط‌های متنوعی می‌توان انتظار داشت، تاثیرگذار است. این یافته بسیار هیجان‌انگیز است.»