رصد بقایای برخوردهای عظیم در منظومه‌های ستاره‌ای جوان

تلسکوپ فضایی جیمز وب با بررسی ۲۱ قرص بقایای افراطی در اطراف ستاره‌های جوان، نشانه‌هایی از برخوردهای عظیم میان اجرام سنگی را شناسایی کرده است؛ برخوردهایی که می‌توانند مشابه رویدادهایی باشند که در دوران شکل‌گیری منظومه شمسی به ساخت سیارات سنگی و احتمالاً ماه زمین کمک کردند.

پژوهشگران با استفاده از داده‌های تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) و تلسکوپ بازنشسته اسپیتزر، گروهی از منظومه‌های ستاره‌ای جوان را بررسی کردند که در اطراف آنها مقادیر غیرعادی زیادی از غبار گرم وجود دارد.

این ساختارها که «قرص‌های بقایای افراطی» نامیده می‌شوند، در منطقه‌ای قرار گرفته‌اند که از نظر فاصله از ستاره، مشابه ناحیه شکل‌گیری سیارات سنگی در منظومه شمسی است.

بقایای برخوردهای شدید سیاره‌ای

پژوهشگران در مجموع ۲۱ قرص بقایای افراطی را بررسی کردند؛ پنج مورد با استفاده از داده‌های آرشیوی اسپیتزر و ۱۶ مورد با جیمز وب مطالعه شدند. از میان نمونه‌های بررسی‌شده با وب، ۱۲ مورد برای نخستین بار مشاهده و چهار مورد نیز برای پیگیری مطالعات قبلی اسپیتزر بررسی شدند.

داده‌های طیف‌سنجی فروسرخ نشان داد این قرص‌ها سه ویژگی مهم دارند: دانه‌های غبار بسیار ریز، مقدار غیرعادی غبار گرم و تغییرات نامنظم در روشنایی فروسرخ.

این ویژگی‌ها با سناریویی سازگار هستند که در آن برخوردهای بسیار پرانرژی میان اجرام سنگی در حال شکل‌گیری، حجم زیادی از مواد را به فضا پرتاب کرده‌اند.

سرنخ‌هایی از تشکیل سیارات سنگی

یکی از یافته‌های مهم پژوهش، تفاوت در ترکیب معدنی این قرص‌هاست. دانشمندان آنها را به دو گروه کلی، غنی از سیلیس و فقیر از سیلیس، تقسیم کردند.

ترکیب مواد می‌تواند سرنخ‌هایی درباره نوع و شدت برخوردی که این بقایا را ایجاد کرده است، در اختیار دانشمندان قرار دهد. به گفته پژوهشگران، مطالعه مستقیم این مواد به آنها اجازه می‌دهد فرآیندهای مربوط به شکل‌گیری و تکامل اجرام سیاره‌ای اولیه را بهتر بررسی کنند.

این موضوع اهمیت ویژه‌ای دارد، زیرا یکی از مشهورترین برخوردهای تاریخ منظومه شمسی نیز احتمالاً در همین دوره رخ داده است: برخورد زمین جوان با جرمی تقریباً هم‌اندازه مریخ که «تیا» (Theia) نامیده می‌شود. بر اساس نظریه برخورد عظیم، این رویداد مقدار زیادی از مواد سنگی را به فضا پرتاب کرد و بخشی از این مواد بعدها ماه را تشکیل داد.

جیمز وب پنجره‌ای به گذشته منظومه شمسی

پژوهشگران امیدوارند مطالعه این قرص‌های غبار به آنها کمک کند انرژی برخوردهای سیاره‌ای را تخمین بزنند و درک دقیق‌تری از نحوه شکل‌گیری سیارات سنگی به دست آورند.

به این ترتیب، منظومه‌های ستاره‌ای جوانی که امروز توسط جیمز وب مشاهده می‌شوند، می‌توانند تصویری از شرایطی ارائه دهند که میلیاردها سال پیش در منظومه شمسی وجود داشته است؛ دورانی که زمین و دیگر سیارات سنگی در حال شکل‌گیری بودند.

این پژوهش به سرپرستی کیت سو (Kate Su) از مؤسسه علوم فضایی در بولدر کلرادو انجام شده و نتایج آن در مجله The Astrophysical Journal منتشر شده است.