ابرهای غباری در اطراف فمالحوت، نگاه اخترشناسان به «سیارات فراخورشیدی» را تغییر میدهند
تلسکوپ فضایی هابل در یک کشف بیسابقه، پیامدهای مستقیم دو برخورد شدید میان اجرام سنگی بزرگ را در منظومهای سیارهای خارج از منظومه شمسی ثبت کرده است. این برخوردها در اطراف ستارهی فمالحوت رخ دادهاند؛ ستارهای نسبتاً نزدیک به زمین که سالهاست بهعنوان یکی از اهداف مهم مطالعه سیارات فراخورشیدی شناخته میشود. آنچه ابتدا بهعنوان یک سیاره فراخورشیدی در نظر گرفته شده بود، اکنون بهعنوان ابرهای غبار در حال گسترش ناشی از برخورد «سیارهوارهها» تفسیر میشود—اجرامی که مصالح اولیه ساخت سیارات بهشمار میآیند.
چرا مهم است؟
این نخستین بار است که اخترشناسان بهطور مستقیم و در زمان واقعی پیامد یک برخورد بزرگ میان سیارهوارهها را در خارج از منظومه شمسی مشاهده میکنند. چنین برخوردهایی در مدلهای نظریِ شکلگیری سیارات نقشی اساسی دارند، اما تا پیش از این تنها از طریق شبیهسازیها یا شواهد غیرمستقیم شناخته میشدند. افزون بر این، این کشف نشان میدهد که برخی اجرامی که در تصاویر تلسکوپی شبیه سیاره بهنظر میرسند، ممکن است اصلاً سیاره نباشند—نکتهای که برای مأموریتهای آینده شکار سیارات فراخورشیدی اهمیت بنیادین دارد.
آغاز ماجرا: یک «سیاره» که ناپدید شد
داستان از سالها پیش آغاز شد؛ زمانی که اخترشناسان نقطهای درخشان را در کمربند غباری اطراف فمالحوت مشاهده کردند و آن را Fomalhaut b نامیدند. این جرم بهعنوان یکی از معدود سیارات فراخورشیدیِ تصویربرداریشده مستقیم مطرح شد و توجه زیادی را به خود جلب کرد.
اما رصدهای بعدی با هابل، روایت سادهی «یک سیاره در حال گردش» را به چالش کشید. در تصاویر جدید، Fomalhaut b دیگر دیده نمیشد. بهجای آن، منبع نوری تازهای در مکانی دیگر از همان منظومه ظاهر شده بود. این جابهجایی و ناپدیدشدن، با رفتار مداری یک سیاره سازگار نبود و اخترشناسان را واداشت فرضیههای خود را بازنگری کنند.
تفسیر تازه: دو ابر غبار، نه دو سیاره
تحلیل دقیقتر تصاویر نشان داد که هر دو منبع نوری—آنچه پیشتر Fomalhaut b نامیده میشد و منبع جدید—به احتمال زیاد ابرهای غبار ناشی از برخوردهای شدید هستند. پژوهشگران اکنون این دو را Fomalhaut cs1 و Fomalhaut cs2 مینامند.
این ابرها زمانی ایجاد میشوند که دو سیارهواره بزرگ با سرعتهای بسیار بالا به هم برخورد میکنند و بهجای تشکیل یک جرم واحد، به میلیونها ذره ریز غبار تبدیل میشوند. این غبار نور ستاره را بازتاب میدهد و در تصاویر تلسکوپی میتواند شبیه یک جرم سیارهای دیده شود—دقیقاً همان چیزی که اخترشناسان را سالها گمراه کرده بود.
فمالحوت؛ منظومهای فعالتر از انتظار
فمالحوت در فاصله حدود ۲۵ سال نوری از زمین و در صورت فلکی ماهی جنوبی قرار دارد. این ستاره از خورشید پرجرمتر است و یکی از بزرگترین و پیچیدهترین کمربندهای غباری شناختهشده را در اطراف خود دارد. چنین محیطی، احتمال برخورد میان اجرام سنگی را افزایش میدهد و آن را به آزمایشگاهی طبیعی برای مطالعه پویاییهای سیارهای تبدیل میکند.
جیسون وانگ، اخترفیزیکدان دانشگاه نورثوسترن، میگوید همین ویژگیها باعث شده فمالحوت سالها زیر نظر باشد. تیم او و همکارانش نزدیک به دو دهه این منظومه را پایش کردهاند—و همین تداوم رصد بود که امکان شناسایی این برخوردها را فراهم کرد.
دو برخورد در بیست سال؛ چرا این یافته شگفتانگیز است؟
مدلهای نظری میگویند برخوردهای بزرگ میان سیارهوارهها باید بسیار نادر باشند؛ شاید هر دهها یا صدها هزار سال یکبار. اما در فمالحوت، اخترشناسان در فاصلهای کوتاه—حدود ۲۰ سال—نشانههای دو برخورد مستقل را دیدهاند.
پل کالاس، نویسنده اصلی این مطالعه، این موضوع را نشانهای از فعالبودن غیرمعمول این منظومه میداند. اگر تاریخ چند هزارساله آن را بهصورت یک فیلم سریع تماشا کنیم، فمالحوت ممکن است پر از درخششهای کوتاهمدت ناشی از برخوردهای پیاپی باشد—چیزی که در منظومه شمسی کنونی ما دیده نمیشود.
پیامد روشی: هشدار برای شکارچیان سیارات
یکی از مهمترین پیامهای این کشف، جنبه روشی آن است. ابرهای غبار میتوانند سالها بهعنوان یک «سیاره» در دادهها باقی بمانند. مورد Fomalhaut cs1 نشان داد که چنین خطایی میتواند حتی در مشاهدات دقیق هابل رخ دهد.
این مسئله برای نسل بعدی تلسکوپها—مانند تلسکوپ غولپیکر ماژلان یا مأموریتهای فضایی آینده که بهدنبال تصویربرداری مستقیم از سیارات قابلسکونت هستند—یک هشدار جدی است. تشخیص اینکه یک نقطه نورانی، سیارهای واقعی است یا بقایای گذرای یک برخورد، به ابزارها و تحلیلهای دقیقتری نیاز خواهد داشت.
آینده رصدها: نوبت جیمز وب
هابل بهدلیل سن بالا دیگر قادر نیست دادههای جدید و باکیفیتی از فمالحوت جمعآوری کند. اما تیم پژوهشی مجوز استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) را دریافت کرده است. ابزار NIRCam وب میتواند اطلاعات رنگی دقیقی فراهم کند که به تعیین اندازه، ترکیب و حتی وجود یخ یا آب در دانههای غبار کمک میکند.
این دادهها میتوانند روشن کنند که سیارهوارههای برخوردکننده از چه موادی ساخته شده بودند و چه شباهتی با سیارکها یا اجرام اولیه منظومه شمسی دارند—اطلاعاتی که برای درک تاریخچه شکلگیری سیارات بسیار ارزشمند است.
جمعبندی
کشف هابل در منظومه فمالحوت، صرفاً ثبت یک رویداد نادر نیست؛ بلکه پنجرهای تازه به مراحل خشونتآمیز تولد سیارات میگشاید. این یافته نشان میدهد که مسیر شکلگیری سیارات، آشفتهتر و پویاتر از آن است که گاه تصور میکنیم، و اینکه در جستوجوی دنیاهای دیگر باید همواره آماده بازنگری در تفسیر دادهها باشیم.
بهبیان دیگر، فمالحوت به اخترشناسان یادآوری میکند که در کیهان، آنچه امروز شبیه یک سیاره میدرخشد، ممکن است فردا تنها ردّی محو از یک تصادف کیهانی باشد.