در یک نقطه عطف تاریخی، برخوردهای فاجعهبار در یک سامانه سیارهای نزدیک برای اولینبار توسط نجومنگاران با تلسکوپ فضایی هابِل ناسا/ESA مشاهده شد. همانطور که ستارهٔ روشن فومالفاوت را رصد میکردند، دانشمندان تأثیر اشیای عظیم در اطراف این ستاره را مشاهده کردند. بهنظر میرسد سامانه فومالفاوت در حال تجربهٔ تحول دینامیکی است، شبیه به آنچه که منظومهٔ شمسی ما در چند صد میلیون سال اول پس از شکلگیریاش تجربه کرده بود.
«بدون شک این اولینبار است که من نقطهٔ نوری را که از هیچجایی در یک سامانهٔ سیاراتی خارج ظاهر میشود میبینم»، گفت پژوهشگر اصلی، پل کالاس، از دانشگاه کالیفرنیا، برکلی. «در تمام تصاویر قبلی هابِل ما این نقطه وجود نداشت؛ یعنی ما تازه بهتازگی یک برخورد پرخشونت بین دو جسم عظیم و یک ابر گرد و غبار بزرگ را که شبیه به چیزی در سامانهٔ شمسی ما امروز نیست، دیدهایم. شگفتانگیز!»
فومالفاوت، که تنها ۲۵ سال نوری از زمین فاصله دارد، یکی از روشنترین ستارگان در آسمان شب است. این ستاره در صورتالستارهٔ «ماهی جنوبی» (Piscis Austrinus) قرار دارد و نسبت به خورشید جرم و روشنایی بیشتری دارد و با چندین نوار غبار ریز احاطه شده است.
در سال ۲۰۰۸، دانشمندان با استفاده از هابِل یک سیارهٔ کاندید در اطراف فومالفاوت کشف کردند؛ این اولین سامانهٔ ستارهای بود که یک سیارهٔ محتمل با نور مرئی شناسایی شد. آن جسم، که فومالفاوت b نامیده شد، اکنون بهنظر میرسد یک ابر گرد و غبار است که همانند یک سیاره ظاهر میشود – نتیجهٔ برخوردهای سیارکهای کوچکتر. در حین جستوجوی فومالفاوت b در مشاهدات recent هابِل، دانشمندان شگفتزده شدند که نقطهٔ نوری دوم را در موقعیت مشابهی اطراف ستاره یافتند. این جسم را «منبع ستارهپذیر ۲» یا «cs2» مینامند، در حالی که اولین جسم هماکنون بهصورت «cs1» شناخته میشود.
رسیدن به اسرار سیارکهای برخوردی
چرا نجومنگاران این دو ابر گرد و غبار را در چنین فاصلهٔ فیزیکی نزدیکی میبینند، یک معماست. اگر برخوردهای بین سیارکها و سیارکهای کوچکتر بهصورت تصادفی رخ میداد، cs1 و cs2 بهصورت اتفاقی در مکانهای نامرتبط ظاهر میشدند. اما آنها بهصورت جالبی در بخش داخلی دیسک گرد و غبار بیرونی فومالفاوت نزدیک بههمدیگر قرار دارند.
معمای دیگری این است که چرا دانشمندان این دو رویداد را در چنین بازهٔ زمانی کوتاهی مشاهده کردهاند. «نظریهٔ پیشین پیشبینی میکرد که هر ۱۰۰٬۰۰۰ سال یک برخورد باشد یا حتی بیشتر. اما اینجا، در ۲۰ سال، دو برخورد را دیدهایم»، کالاس توضیح داد. «اگر فیلمی از ۳٬۰۰۰ سال گذشته داشته باشید و آن را طوری سرعت بدهید که هر سال یک کسری از ثانیه باشد، تصور کنید چندین روشنایی را در آن مدت میبینید. سامانهٔ سیاراتی فومالفاوت با این برخوردها میدرخشد.»
برخوردها پایهٔ تحول سامانههای سیارهای هستند، اما نادرند و مطالعهٔ آنها دشوار است.
«جنبهٔ هیجانانگیز این مشاهدات این است که به پژوهشگران امکان میدهد هم اندازهٔ اجسام برخوردی و هم تعداد آنها در دیسک را تخمین بزنند؛ اطلاعاتی که تقریباً با هیچ روش دیگری بهدست نمیآید»، مارک ویایت، نویسندهٔ مشترک از دانشگاه کمبریج، انگلستان گفت. «برآوردهای ما میگوید سیارکهای مخربی که برای ایجاد cs1 و cs2 نابود شدند، حدود ۳۰ کیلومتر قطر دارند و ما استنتاج میکنیم که حدود ۳۰۰ میلیون چنین جسمی در سامانهٔ فومالفاوت میچرخند.»
«این سامانه یک آزمایشگاه طبیعی برای بررسی رفتار سیارکهای برخوردی است؛ که به ما میگوید از چه ترکیبی ساخته شدهاند و چگونه شکل گرفتهاند»، ویایت اضافه کرد.
هشداری برای آینده
طبیعت گذراى cs1 و cs2 فومالفاوت چالشهایی برای مأموریتهای فضایی آینده که هدفشان تصویربرداری مستقیم از سیارات خروجسیارهای است، فراهم میکند. چنین تلسکوپهایی ممکن است ابرهای غباری مانند cs1 و cs2 را بهعنوان سیارات واقعی اشتباه بگیرند.
«cs2 فومالفاوت دقیقاً شبیه یک سیارهٔ فراسیارهای بازتابکنندهٔ نور ستارهای به نظر میرسد»، کالاس گفت. «آنچه از مطالعهٔ cs1 آموختهایم این است که یک ابر غبار بزرگ میتواند بهمدت سالها شبیه یک سیاره ظاهر شود. این نکتهٔ هشداری برای مأموریتهای آیندهای است که میخواهند سیارات فراسیارهای را در نور بازتابی شناسایی کنند.»
نگاهی به آینده
کالاس و تیمش زمان هابِل برای نظارت بر cs2 در سه سال آینده دریافت کردهاند. آنها میخواهند ببینند چطور تکامل مییابد – آیا تلاشی میشود یا روشنتر میشود؟ چون cs2 بهنزدیکتری به نوار غبار نسبت به cs1 است، ابر در حال گسترش cs2 احتمالاً زودتر با مواد دیگر در نوار برخورد میکند. این میتواند منجر به یک ریزش ناگهانی از غبار بیشتری در سامانه شود که میتواند کل ناحیهٔ پیرامون را روشنتر کند.
«ما cs2 را برای هر گونه تغییر در شکل، درخشندگی و مدار آن در طول زمان دنبال میکنیم»، کالاس افزود، «ممکن است cs2 بهصورت بیضی یا شبیه دنبالهدار بهدلیل فشار نور ستاره که ذرات غبار را به بیرون میراند، شکل بگیرد.»
تیم همچنین از ابزار NIRCam (دوربین نزدیک بهفروسرخ) روی تلسکوپ فضایی جیمز وب، مشترک میان ناسا/ESA/CSA، برای مشاهدهٔ cs2 استفاده خواهد کرد. NIRCam جیمز وب میتواند اطلاعات رنگی ارائه دهد که اندازهٔ ذرات غبار ابر و ترکیب آنها را نشان دهد؛ حتی میتواند تعیین کند که آیا ابر حاوی یخ آب است یا خیر.
هابِل و وب تنها رصدخانههایی هستند که میتوانند این نوع تصویربرداری را انجام دهند. در حالی که هابِل عمدتاً در طول موجهای مرئی میبیند، وب میتواند cs2 را در زیرفردا مشاهده کند. این طولموجهای مختلف و مکمل برای انجام یک تحقیق چندطیفی گسترده و ارائهٔ تصویر کاملتری از سامانهٔ مرموز فومالفاوت و تکامل سریع آن ضروری است.
این پژوهش امروز در شمارهٔ ۱۸ دسامبر مجلهٔ Science منتشر شد.
اطلاعات بیشتر
تلسکوپ فضایی هابِل یک پروژهٔ همکاری بینالمللی میان ESA و NASA است.
اعتبار تصویر: NASA، ESA، پی. کالاس (UC Berkeley)، ج. دپاسکواله (STScI)
پیوندها
- خبر منتشر شده در وبسایت ESA
- خبر منتشر شده در وبسایت NASA
- مقالهٔ علمی
تماسها
Bethany Downer
مسئول ارشد ارتباطات علمی ESA/Hubble
ایمیل: [email protected]