قبرستان‌های آسمانی نشان می‌دهد که ستارگان و سیارات با هم رشد می‌کنند

به گزارش گروه دانش و فناوری خبرگزاری آنا به نقل از وبگاه (سای تک دیلی)، ستاره شناسان کشف کرده اند که شکل گیری سیاره در منظومه شمسی جوان ما خیلی زودتر از آنچه قبلاً تصور می‌شد آغاز شد، با بلوک‌های سازنده سیاره‌ها همزمان با رشد ستاره مادرشان.

با توجه به مطالعه برخی از قدیمی‌ترین ستارگان کیهان، بلوک‌های سازنده سیاراتی مانند مشتری و زحل احتمالاً زمانی که یک ستاره جوان در حال رشد است شروع به تشکیل می‌کنند. تصور می‌شد که سیارات تنها زمانی تشکیل می‌شوند که یک ستاره به اندازه نهایی خود برسد، اما نتایج جدید که در مجله Nature Astronomy منتشر شده است، نشان می‌دهد که ستاره‌ها و سیارات با هم «بزرگ می‌شوند».

این تحقیق که توسط دانشگاه کمبریج رهبری می‌شود، درک ما را از نحوه شکل‌گیری منظومه‌های سیاره‌ای، از جمله منظومه شمسی خودمان، تغییر می‌دهد و به طور بالقوه یک معمای بزرگ در نجوم را حل می‌کند.

دکتر امی بونسور از موسسه نجوم کمبریج، اولین نویسنده این مطالعه گفت: ما ایده بسیار خوبی از نحوه تشکیل سیارات داریم، اما یک سوال مهم این است که چه زمانی تشکیل می‌شوند: آیا شکل‌گیری سیاره‌ها زود شروع می‌شود، زمانی که ستاره مادر هنوز در حال رشد است یا میلیون‌ها سال بعد؟  

برای پاسخ به این سوال، بونسور و همکارانش جو ستارگان کوتوله سفید - بقایای باستانی و کم نور ستارگانی مانند خورشید ما - را مطالعه کردند تا اجزای سازنده تشکیل سیاره را بررسی کنند. این مطالعه همچنین شامل محققانی از دانشگاه آکسفورد، دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیان در مونیخ، دانشگاه گرونینگن و موسسه تحقیقاتی ماکس پلانک برای تحقیقات منظومه شمسی، گوتینگن بود.

بونسور گفت: برخی از کوتوله‌های سفید آزمایشگاه‌های شگفت‌انگیزی هستند، زیرا جو نازک آن‌ها تقریباً شبیه قبرستان‌های آسمانی است.

به طور معمول، فضای داخلی سیارات دور از دسترس تلسکوپ است. اما دسته خاصی از کوتوله‌های سفید – که به سیستم‌های «آلوده» معروف هستند – دارای عناصر سنگینی مانند منیزیم، آهن و کلسیم در جو معمولاً تمیز خود هستند.

این عناصر باید از اجسام کوچکی مانند سیارک‌هایی که از شکل‌گیری سیاره‌ها باقی مانده‌اند، که به کوتوله‌های سفید برخورد کرده و در اتمسفر آن‌ها سوختند، آمده باشند. در نتیجه، مشاهدات طیف‌سنجی کوتوله‌های سفید آلوده می‌تواند فضای داخلی آن سیارک‌های پاره‌شده را بررسی کند و به ستاره‌شناسان بینش مستقیمی از شرایط شکل‌گیری آن‌ها بدهد.

اعتقاد بر این است که تشکیل سیاره در یک دیسک پیش سیاره‌ای - که عمدتاً از هیدروژن، هلیوم و ذرات ریز یخ و غبار ساخته شده است - شروع می‌شود - که به دور یک ستاره جوان می‌چرخد. بر اساس نظریه پیشرو فعلی در مورد چگونگی تشکیل سیارات، ذرات غبار به یکدیگر می‌چسبند و در نهایت اجسام جامد بزرگتر و بزرگتری را تشکیل می‌دهند. برخی از این اجرام بزرگتر به انباشته شدن ادامه خواهند داد و به سیاره تبدیل می‌شوند و برخی به صورت سیارک باقی می‌مانند، مانند آن‌هایی که در مطالعه فعلی با کوتوله‌های سفید برخورد کردند.

محققان مشاهدات طیف‌سنجی اتمسفر ۲۰۰ کوتوله سفید آلوده از کهکشان‌های مجاور را تجزیه و تحلیل کردند. بر اساس تجزیه و تحلیل آنها، مخلوط عناصری که در اتمسفر این کوتوله‌های سفید دیده می‌شوند را تنها در صورتی می‌توان توضیح داد که بسیاری از سیارک‌های اولیه زمانی ذوب شده باشند، که باعث می‌شد آهن سنگین به هسته فرو رود در حالی که عناصر سبک‌تر روی سطح شناور بودند. این فرآیند که به عنوان تمایز شناخته می‌شود، همان چیزی است که باعث شد زمین هسته‌ای غنی از آهن داشته باشد.

بونسور گفت: علت ذوب را فقط می‌توان به عناصر رادیواکتیو بسیار کوتاه مدت نسبت داد که در مراحل اولیه منظومه سیاره‌ای وجود داشته اند، اما تنها در یک میلیون سال از بین می‌روند. به عبارت دیگر، اگر این سیارک‌ها توسط چیزی ذوب شوند که فقط برای مدت کوتاهی در طلوع منظومه سیاره‌ای وجود دارد، آنگاه فرآیند تشکیل سیاره باید خیلی سریع آغاز شود.

این مطالعه نشان می‌دهد که تصویر اولیه شکل‌گیری احتمالاً صحیح است، به این معنی که مشتری و زحل زمان زیادی برای رشد به اندازه‌های فعلی خود داشتند.

بونسور گفت: «مطالعه ما تکمیل کننده اجماع فزاینده در این زمینه است که شکل‌گیری سیاره در اوایل آغاز شد و اولین اجرام همزمان با ستاره شکل گرفتند.»

تجزیه و تحلیل کوتوله‌های سفید آلوده به ما می‌گوید که این فرآیند ذوب رادیواکتیو مکانیزمی بالقوه در همه جا است که بر شکل‌گیری تمام سیارات فراخورشیدی تأثیر می‌گذارد.

این تازه شروع ماجرا است – هر بار که یک کوتوله سفید جدید پیدا می‌کنیم، می‌توانیم شواهد بیشتری جمع‌آوری کنیم و درباره نحوه تشکیل سیارات اطلاعات بیشتری کسب کنیم. ما می‌توانیم عناصری مانند نیکل و کروم را ردیابی کنیم و بگوییم که یک سیارک در زمان تشکیل هسته آهنی خود چقدر باید بزرگ بوده باشد.

شگفت‌انگیز است که ما می‌توانیم چنین فرآیند‌هایی را در سیستم‌های فراسیاره‌ای کاوش کنیم.