1
گروهی از ستاره‌شناسان واضح‌ترین تصاویر ثبت‌شده از سیاره‌های نوزادی که در حال شکل‌گیری در اطراف یک ستاره دوردست هستند را تولید کرده‌اند. این تصاویر حلقه‌هایی از غبار را نشان می‌دهند که در نهایت می‌توانند به قمرها تبدیل شوند.
با بهره‌گیری از یک سیستم اپتیک تطبیقی پیشرفته به نام Magellan Adaptive Optics Xtreme (MagAO-X)، محققان دو پیش‌سیاره در حال گردش به دور PDS 70 را بررسی کردند – ستاره‌ای که تنها حدود پنج میلیون سال قدمت دارد.
این سامانه نوزاد که در حدود ۳۷۰ سال نوری دورتر در صورت فلکی قنطورس قرار دارد، فرصتی کم‌نظیر برای مطالعه مراحل اولیه تکامل سیاره‌ای ارائه می‌دهد.
شواهدی روشن از حلقه‌های غباری اطراف سیارات جوان
تحقیقات به سرپرستی دانشگاه آریزونا برخی از واضح‌ترین شواهد تاکنون را ارائه کرده است که نشان می‌دهد سیارات جوان می‌توانند توسط حلقه‌های متراکم غبار احاطه شوند.
انتظار می‌رود که این دیسک‌های غباری طی چند میلیون سال آینده در هم فروپاشیده و به قمرها تبدیل شوند. این تیم همچنین تغییرات غیرمنتظره‌ای در میزان روشنایی سیاره‌ها مشاهده کرد، که نشان‌دهنده شرایط بسیار آشفته و تکامل سریع آن‌هاست.
ستاره‌های جوان و سیارات عظیم
جوان بودن PDS 70 این سامانه را به یک مدل ارزشمند تبدیل می‌کند تا ببینیم منظومه شمسی خودمان میلیاردها سال پیش چگونه بوده است. در مقابل، خورشید ما – که یک ستاره «میانسال» با حدود ۴.۵ میلیارد سال عمر است – مدت‌هاست که ویژگی‌های ناپایدار دوران نوزادی خود را از دست داده است.
لرد کلوز، استاد اخترشناسی در رصدخانه استیوارد دانشگاه آریزونا، توضیح داد:
«چندین سیاره عظیم مانند جارو یا جاروبرقی عمل می‌کنند. آن‌ها اساساً گرد و غبار را پراکنده کرده و شکاف بزرگی را که در این دیسک عظیم گاز و غبار اطراف ستاره مشاهده می‌کنیم، ایجاد می‌کنند.»
در میان هزاران سیاره فراخورشیدی تأییدشده، تنها تعداد اندکی در مرحله پیش‌سیاره‌ای قرار دارند.
سیارات PDS 70 b و PDS 70 c که به دور این ستاره در حال گردش هستند، فرصتی کم‌نظیر برای ستاره‌شناسان فراهم می‌کنند تا فرایند شکل‌گیری سیارات و قمرهای آن‌ها را مطالعه کنند.
پیشرفت بزرگ در فناوری رصد
موفقیت این تیم تا حد زیادی به MagAO-X بستگی دارد، که یک سیستم اپتیک تطبیقی پیشرفته است و روی تلسکوپ ۶.۵ متری ماژلان در رصدخانه لاس کامپاناس در شیلی نصب شده است.
این فناوری اثر مخرب جو زمین را اصلاح می‌کند، عاملی که معمولاً مشاهدات زمینی را مختل می‌کند.
MagAO-X دارای یک آینه قابل تغییر شکل است که تا ۲۰۰۰ بار در ثانیه تنظیم می‌شود و می‌تواند ستاره‌ها را «از چشمک زدن» بازدارد، درست مانند عملکرد هدفون‌های حذف نویز که صدای پس‌زمینه را مسدود می‌کنند.
کلوز در مورد اهمیت این فناوری می‌گوید:
«این یک جهش بزرگ در فناوری است. این سیستم وضوحی بهتر از حتی تلسکوپ‌های فضایی مانند هابل و جیمز وب ارائه می‌دهد.
از آنجا که فناوری ما تداخل‌های جوی را از بین می‌برد، اساساً مانند این است که یک تلسکوپ ۶.۵ متری را با یک کلیک ماوس به فضا بفرستیم.»
این افزایش وضوح به این معناست که MagAO-X قادر است جزئیات بسیار دقیقی را از فاصله ۳۷۰ سال نوری ثبت کند – به گونه‌ای که انگار می‌توان فهمید شخصی که در فاصله ۲۰۰ کیلومتری ایستاده، یک سکه در دست دارد یا دو سکه!
سیاره‌های جوان و زادگاه‌های غبارآلود آن‌ها
یکی از مهم‌ترین اکتشافات این تیم، حلقه‌های روشن و متراکم غبار در اطراف PDS 70 b و PDS 70 c بود.
این حلقه‌ها در نهایت در خود فرو می‌ریزند و قمرهایی جدید شکل می‌دهند، مشابه نحوه‌ای که سامانه‌های قمری مشتری و زحل احتمالاً از دیسک‌های غباری مشابه در اوایل منظومه شمسی ما شکل گرفته‌اند.
تصویر هنری از سامانه PDS 70 نشان می‌دهد که چگونه این پیش‌سیاره‌ها توسط حلقه‌های غباری احاطه شده‌اند، در حالی که نور ستاره آن‌ها را روشن کرده است.
جیالین لی، دانشجوی دکتری در اخترشناسی و یکی از نویسندگان این مطالعه، می‌گوید:
«برای اولین بار، ما موفق شده‌ایم حلقه‌های غباری که سیاره‌های نوزاد را احاطه کرده‌اند مشاهده کنیم که در اثر انعکاس نور شدید ستاره نمایان شده‌اند.»
درک این مراحل اولیه بسیار مهم است، زیرا حضور این دیسک‌های غبارآلود می‌تواند تعیین کند که سیارات چگونه جرم خود را جمع‌آوری می‌کنند و آیا می‌توانند قمرهای بزرگی تشکیل دهند یا نه.
در طی میلیون‌ها سال آینده، این غول‌های گازی در حال شکل‌گیری ممکن است سامانه‌هایی از قمرها مشابه آنچه در اطراف مشتری یا زحل دیده می‌شود، به وجود آورند.
تغییرات شگفت‌انگیز در روشنایی سیاره‌ها
یکی دیگر از کشفیات این تیم، تغییرات چشمگیر در روشنایی سیارات در طول تنها سه سال بود.
تیم تحقیقاتی دریافت که PDS 70 b به حدود یک‌پنجم روشنایی اولیه خود کاهش یافته، در حالی که PDS 70 c در همین مدت دو برابر روشن‌تر شده است.
کلوز توضیح می‌دهد که این تغییرات احتمالاً به دلیل دگرگونی در جریان‌های هیدروژنی است که به سمت هر سیاره سقوط می‌کنند.
«اساساً، یکی از سیاره‌ها ناگهان رژیم گرفت، در حالی که دیگری مشغول ضیافت هیدروژنی بود!»
با این حال، ستاره‌شناسان هنوز کاملاً مطمئن نیستند که چه عاملی باعث این نوسانات ناگهانی می‌شود.
آینده اکتشافات زمینی
MagAO-X در حال حاضر توانایی اخترشناسان در مطالعه سیارات نوزاد را افزایش داده است، و این تیم قصد دارد به جستجوی دنیاهای تازه‌متولدشده در اطراف دیگر ستارگان جوان ادامه دهد.
اگرچه یافتن سیارات در این مراحل بسیار اولیه شکل‌گیری از نظر فنی چالش‌برانگیز است، اما بهبود در سیستم‌های اپتیک تطبیقی و طراحی تلسکوپ‌ها می‌تواند این کار را هرچه بیشتر ممکن سازد.
جرد مایلز، سرپرست MagAO-X، می‌گوید:
«یکی از اهداف اصلی ما نشان دادن این است که مشاهدات باکیفیت بالا را می‌توان از روی زمین نیز انجام داد.
ما همیشه می‌توانیم تلسکوپ‌های بزرگ‌تری روی زمین نسبت به آنچه در فضا ساخته می‌شوند، بسازیم. این نتیجه نشان می‌دهد که ساخت نسل بعدی تلسکوپ‌های بزرگ‌تر و تجهیز آن‌ها به ابزارهایی مانند MagAO-X چقدر حیاتی است.»
با ادامه پیشرفت در فناوری اپتیک تطبیقی، اخترشناسان امیدوارند که جزئیات بیشتری از نحوه شکل‌گیری ستاره‌ها و سیارات کشف کنند و بینش‌هایی ارزشمند از روزهای نخست منظومه شمسی ما به دست آورند.
این مطالعه در نشریه نجوم (The Astronomical Journal) منتشر شده است.