تلسکوپ «جیمز وب» به شکار سیارات فراخورشیدی تازه‌ متولدشده می‌رود

این سیارات نوزاد در توده‌های چرخان گاز و غبار به نام دیسک‌های پیش سیاره‌ای شکل می‌گیرند و در حین انجام این فرآیند، جرم بیشتری کسب می‌کنند. بشر از بسیاری از این دیسک‌های پیش سیاره‌ای تصویربرداری کرده است اما ستاره‌شناسان تا به امروز تنها چند بار به سیارات در حال شکل‌گیری در آنها نگاه کرده‌اند.

به گزارش اسپیس، اکنون گروهی به رهبری دانشمندان دانشگاه میشیگان، دانشگاه آریزونا و دانشگاه ویکتوریا، قدرت ابزارهای حساس مادون قرمز جیمز وب را به این جستجوها افزوده‌اند. این گروه از جیمز وب برای رصد دیسک‌های پیش سیاره‌ای ستاره HL Tau، SAO 206462 و MWC 758 استفاده کردند و مشاهداتی را به داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط تلسکوپ فضایی هابل و آرایه میلی‌متری بزرگ آتاکاما (ALMA) اضافه کردند تا بتوانند یک سیاره در حال شکل‌گیری را ببینند.

این تحقیقات همچنین فعل و انفعالات دیده نشده‌ای را بین دیسک‌های پیش سیاره‌ای و پوشش‌های گازی که نزدیک‌تر به ستاره‌هایی هستند که در قلب این دیسک‌ها قرار دارند، نشان داد.

گابریل کوگنو (Gabriele Cugno)، عضو گروه و اخترشناس دانشگاه میشیگان در بیانیه‌ای گفته است: اساسا در هر دیسکی که با وضوح و حساسیت کافی مشاهده کرده‌ایم، ساختارهای بزرگی مانند شکاف‌ها، حلقه‌ها و در مورد ستاره SAO 206462، مارپیچ‌ها را دیده‌ایم. بیشتر این ساختارها را می‌توان با تشکیل سیارات در تعامل با مواد دیسک توضیح داد، اما توضیحات دیگری وجود دارد که شامل حضور سیارات غول پیکر نمی‌شود.

پیدا کردن یک سیاره غیرمنتظره

کوگنو تحقیقات جیمز وب را بر روی دیسک پیش سیاره‌ای اطراف پیش ستاره SAO 206462 انجام داد. یک پیش ستاره یک جسم ستاره‌ای است که هنوز جرم کافی برای شروع همجوشی هیدروژن به هلیوم در هسته آن انباشته نشده است.

در دیسک پیش سیاره‌ای اطراف SAO 206462، محققان سیگنال‌های یک سیاره در حال شکل گیری را مشاهده کردند اما این سیاره‌ای نبود که آنها انتظار دیدن آن را داشتند.

کوگنو می‌گوید: چندین شبیه‌سازی نشان می‌دهد که سیاره باید در داخل دیسک، عظیم، بزرگ، داغ و روشن باشد. اما ما آن را پیدا نکردیم. این بدان معناست که یا سیاره بسیار سردتر از چیزی است که ما فکر می‌کنیم، یا ممکن است توسط موادی پوشیده شده باشد که ما را از دیدن آن باز می‌دارد. آنچه ما پیدا کرده‌ایم یک گزینه سیاره‌ای متفاوت است اما نمی‌توانیم با اطمینان ۱۰۰ درصد بگوییم که این یک سیاره است یا یک ستاره پس‌زمینه کم‌نور یا کهکشان که تصویر ما را آلوده کرده است.

مشاهدات آینده به ما کمک می‌کند تا بفهمیم دقیقا به چه چیزی نگاه می‌کنیم.

این اولین بار نیست که دیسک SAO 206462 مورد توجه قرار می‌گیرد. هابل، آلما و تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) همگی این دیسک پیش سیاره‌ای را مورد مطالعه قرار داده‌اند و این مشاهدات نشان می‌دهد که از دو مارپیچ قوی تشکیل شده است.

این مارپیچ‌ها احتمالا توسط یک سیاره در حال شکل‌گیری ایجاد می‌شوند. با این حال، قبل از جست‌وجوی این سیاره با جیمزوب، محققان انتظار داشتند که سیاره‌ غول‌پیکر گازی ببینند که عمدتا از هلیوم تشکیل شده است مانند زحل یا مشتری.

کوگنو می‌گوید: مشکل این است که هر چیزی که ما در تلاش برای تشخیص آن هستیم صدها هزار بار کم‌نورتر از ستاره است. این مانند تلاش برای تشخیص یک لامپ کوچک در کنار یک فانوس دریایی است.

دوربین مادون قرمز نزدیک (NIRCam) جیمز وب به کوگنو و همکارانش اجازه داد تا عمیق‌تر در دیسک SAO 206462 کاوش کنند و انرژی حرارتی سیاره را شناسایی کنند، که بخشی از آن با ریختن مواد با سرعت بالا بر روی آن آزاد می‌شود.

بازوهای مارپیچی در دیسک پیش سیاره‌ای اطراف ستاره نوزاد SAO 206462

کوگنو می‌گوید: وقتی مواد روی سیاره می‌ریزد، به سطح آن ضربه می‌زند و یک خط انتشار در طول موج‌های مشخصی ایجاد می‌کند. ما از مجموعه‌ای از فیلترهای باند باریک برای شناسایی این برافزایش استفاده می‌کنیم. این کار قبلا از روی زمین در طول موج‌های نوری انجام شده است، اما این اولین بار است که در طیف مادون قرمز با جیمز وب انجام می‌شود.

این نشان می‌دهد که سیاره‌ای با حدود ۳۰۰ برابر فاصله زمین و خورشید از پیش ستاره مرکزی جدا شده است. غول‌های گازی معمولا بسیار نزدیک‌تر از این به ستاره‌های خود شکل می‌گیرند و برخی از آنها پس از پراکنده شدن دیسک پیش سیاره‌ای به بیرون مهاجرت می‌کنند.

نتایج دوربین مادون قرمز نزدیک وجود جسمی در دیسک با جرم بیشتر از ۲.۲ برابر مشتری را رد کرد و کوگنو و همکارانش به این نتیجه رسیدند که اگر یک غول گازی وجود داشته باشد که مارپیچ‌های منظمی از قرص پیش سیاره‌ای SAO 206462 را مصرف کرده است، باید خیلی سرد باشد.

جوانترین ستاره دارای مواد مناسب برای تشکیل سیاره است

همانطور که کوگنو و همکارانش به دیسک اطراف SAO 206462 نگاه کردند، کامرین مولین (Camryn Mullin)، محقق دانشگاه ویکتوریا، از جیمز وب برای مطالعه ستاره HL Tauri استفاده کرد. این نوزادی است که در حدود ۴۵۰ سال نوری از زمین قرار دارد و توسط تلسکوپ‌های زیادی مورد بررسی قرار گرفته است.

HL Tau با سن تخمینی بیش از یک میلیون سال در مقایسه با خورشید میانسال ۴.۶ میلیارد ساله ما، جوانترین ستاره در بررسی دیسک پیش سیاره‌ای جیمز وب است.

دیسک گرد و غبار اطراف ستاره HL Tau

مولین می‌گوید: HL Tau جوانترین منظومه در بررسی ما است و هنوز هم توسط جریان متراکم غبار و گازی که روی دیسک می‌ریزد احاطه شده است.

دیسک HL Tau دارای تعدادی شکاف و حلقه‌هایی به اندازه منظومه شمسی است که می‌تواند میزبان سیارات باشد. با این حال، به دلیل پر غبار بودن دیسک و جوان بودن منظومه، حتی جیمز وب نیز بعید است که سیارات اطراف HL Tau را مستقیما ببیند.

شکار برای یافتن تشکیل سیارات ادامه دارد!

کوین واگنر (Kevin Wagner)، عضو گروه هابل ناسا در رصدخانه استوارد دانشگاه آریزونا، دیسک پیش سیاره‌ای MWC 758 را با جیمز وب بررسی کرد. این یک دیسک پیش سیاره‌ای دیگر با بازوهای مارپیچی است که می‌تواند حضور یک سیاره عظیم را نشان دهد.

این سیاره احتمالی و هر سیاره دیگری در مطالعه آنها آشکار نشد، اما حساسیت و قدرت جیمز وب به آنها اجازه داد تا محدودیت‌هایی را برای سیاره‌های تشکیل‌دهنده بالقوه در این دیسک پیش سیاره‌ای ایجاد کنند. این شامل رد احتمال وجود سیارات در حومه دیسک، دور از ستاره MWC 758 بود.

تصویری از سیاره در حال تشکیل دیسک در اطراف ستاره MWC 758

واگنر می‌گوید: فقدان سیارات شناسایی شده در هر سه منظومه به ما می‌گوید که سیاراتی که باعث شکاف‌ها و بازوهای مارپیچی می‌شوند یا خیلی نزدیک به ستاره‌های میزبان خود هستند و یا خیلی کم نور هستند که با جیمز وب دیده نمی‌شوند.

به گفته محققان، تحقیقاتی از این قبیل در مورد شکل‌گیری سیارات در اطراف ستارگان جوان برای درک چگونگی توزیع مواد در منظومه‌های جوان و چگونگی شکل‌گیری تجمعات بالغی مانند منظومه شمسی بسیار مهم است.

این تحقیق ممکن است در نهایت برای درک چگونگی تشکیل زمین و چگونگی پشتیبانی از حیات مهم باشد.

تحقیقات این تیم در سه مقاله که هفته گذشته در مجله Astronomical منتشر شد، مورد بحث قرار گرفته است.