سیارات سنگی چگونه شکل می‌گیرد؟

به گزارش سرویس ترجمه ایمنا، بیشتر سیارات و قمرهای سنگی در منظومه شمسی از جمله زمین و ماه در اوایل تاریخ شکل‌گیری منظومه شمسی بر اثر برخوردهای عظیم شکل گرفته‌اند. اجسام سنگی در برخورد با یکدیگر مواد بیشتری جمع‌آوری می‌کنند و اندازه آن‌ها افزایش می‌یابد یا به چندین جرم کوچک‌تر تجزیه می‌شوند.

اخترشناسان در گذشته با استفاده از تلسکوپ فضایی اسپیتزر (که اکنون بازنشسته شده است) شواهدی از این نوع برخوردها در اطراف ستارگان جوانِ دارای سیارات سنگیِ در حال شکل‌گیری به‌دست آورده‌اند؛ بااین‌حال مشاهدات آن‌ها جزئیات چندانی در مورد این برخوردها ارائه نکرده است. برای مثال هیچ اطلاعاتی درباره اندازه اجرام درگیر در این برخوردها وجود ندارد.

ناسا تصویری از یک ابر عظیم از بقایای سنگی اطراف ستاره جوان HD 166191 را به نمایش گذاشته است که توسط اسپیترز شکار شده و جزئیاتی ارزشمند از برخورد اتفاق‌افتاده را در اختیار دانشمندان و متخصصان امر قرار می‌دهد. این ابر احتمالاً در اثر برخورد دو جرم بزرگ به اندازه یک سیارک ایجاد شده است که می‌تواند بذر تشکیل سیارات آینده اطراف ستاره باشد.

سیارک‌ها؛ بذر شکل‌گیری سیارات سنگی در اطراف ستاره‌ها

HD 166191 حدود ۱۰ میلیون سال قدمت دارد. در این برهه زمانی از زندگی یک ستاره، گردوغبار باقی‌مانده از شکل‌گیری آن در کنار هم جمع می‌شود و اجسام سنگی به نام سیارک را تشکیل می‌دهد.

سیارک‌ها، سیارات کوچکی هستند که از شکل‌گیری اولیه منظومه شمسی باقی مانده‌اند و در راه پیمودن مسیر کامل برای سیاره شدن موفق نبوده‌اند. بخش عمده‌ای از این سنگ‌های فضایی در منظومه شمسی با سرعتی که برای باقی ماندن آن‌ها در مدارشان کافی باشد در کمربند اصلی سیارکی بین مریخ و مشتری در حال چرخش به دور خورشید هستند. سیارک‌ها در اطراف ستاره‌های دیگر می‌توانند پایه‌گذار شکل‌گیری سیارات آینده‌ای باشند که قرار است در منظومه اطراف آن ستاره شکل بگیرد.

پراکنده شدن گازی که فضای بین اجسام را پر می‌کند، باعث می‌شود بین این اجسام برخوردهای فاجعه‌آمیز رخ دهد. اسپیتزر قبلاً شواهدی از این برخوردها را در اطراف ستارگانی جوان پیدا کرده بود که در آن، سیارات سنگی در حال شکل‌گیری هستند. یکی از این ستارگان HD 166191 است که توسط ابر عظیمی از بقایای سنگی سیارکی مسدود شده و اولین گذرِش (عبور از جلوی یک ستاره یا تلسکوپ) از این قبیل را دارد که تاکنون کشف شده است.

تلسکوپ فضایی اسپیترز و کشف ابر سنگی اطراف ستاره‌ها

پس از کشف ابر سنگی اطراف HD 166191 و به امید مشاهده شواهدی از دیگر برخوردهای این‌چنینی، اسپیترز برای انجام بیش از ۱۰۰ رصد منظومه‌ای دیگر در فاصله سال‌های ۲۰۱۵ تا ۲۰۱۹ مورد استفاده قرار گرفت.

در حالی که این اجرام بسیار کوچک‌تر و دورتر از آن هستند که بتوان با تلسکوپ آن‌ها را شناسایی کرد؛ برخورد آن‌ها مقدار زیادی گردوغبار قابل تشخیص تولید می‌کند و نور مادون قرمزی که توسط اسپیتزر قابل شناسایی بود محدوده ایده‌آل برای تشخیص گردوغبارها، از جمله بقایای ایجاد شده در اثر برخورد سیاره‌های اولیه، محسوب می‌شد.

اسپیترز در اواسط ۲۰۱۸ دریافت که سیستم HD 166191 به‌طور قابل‌توجهی روشن‌تر شده است که این امر نشان‌دهنده افزایش تولید سنگ‌ریزه‌ها و غبار در ابر اطراف ستاره بود. تا زمان این کشف، اسپیترز تنها موفق به شناسایی وجود این ابر در اطراف ستاره شده بود و پس از آن، ترکیب مشاهدات گذر اسپیتزر با مشاهدات تلسکوپ‌های زمینی، توانایی استنباط اندازه و شکل این ابر را نیز در اختیار متخصصان قرار داد. مشخص شد که ابر سیارکی اطراف ستاره بسیار کشیده است و مساحتی حداقل سه برابر بیشتر از ستاره HD 166191 دارد.

میزان درخشش مادون قرمزی که اسپیتزر مشاهده کرده بود نشان می‌دهد که تنها بخش کوچکی از این ابر از جلوی ستاره عبور کرده است و بقایای آن منطقه‌ای صدها برابر بزرگ‌تر از ستاره را پوشش می‌دهد. برای تولید چنین ابر عظیمی، اجرام باید در برخورد اصلی به اندازه سیارات کوتوله‌ای مانند وستا در منظومه شمسی باشند که سیارکی به عرض ۵۳۰ کیلومتر در کمربند سیارکی اصلی بین مریخ و مشتری است.

ابر سنگی اطراف ستاره HD 166191 تا سال ۲۰۱۹ دیگر مشاهده نشد؛ اما چیزی که کاملاً مشخص است، سیستم ابری اطراف این ستاره در آخرین لحظه رصد دوبرابر گسترده‌تر از زمانی بود که اسپیترز هنوز آن را کشف نکرده بود و طی این مدت، گردوغبار بیشتری را در خود جای داده است. این اطلاعات می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا نظریه‌هایی خود را درباره چگونگی شکل‌گیری و رشد سیارات خاکی آزمایش کنند؛ چراکه با نگاه کردن به دیسک‌های گردوغبار اطراف ستاره‌های جوان، اساساً می‌توان به گذشته نگاه کرد و احتمالاً شاهد فرآیندهایی بود که منظومه شمسی را شکل داده است. با آگاهی از نتیجه برخوردها در این منظومه‌ها، ممکن است تصور بهتری از چگونگی تشکیل سیارات سنگی در اطراف ستاره‌های دیگر به دست آید.

تلسکوپ فضایی اسپیترز

تلسکوپ فضایی اسپیتزر که در سال ۲۰۰۳ پرتاب شد، رصدخانه بزرگ مادون قرمز ناسا بود. در میان دستاوردهای عظیم این تلسکوپ طی ۱۶ سال فعالیت، کشف حلقه غول‌پیکر زحل، منظومه‌ای متشکل از هفت سیاره به اندازه زمین در اطراف ستاره‌ای در فاصله ۴۰ سال نوری از زمین و مطالعه دورترین کهکشان‌های شناخته‌شده بسیار مورد توجه قرار دارد.

در سال ۲۰۰۹ مایع خنک‌کننده اسپیتزر تمام شد و این تلسکوپ مأموریت گرم خود را آغاز کرد. پس از آن مطالعات اسپیترز روی تعیین سرعت گسترش جهان، سیارک‌ها و اتمسفر سیارات غول‌پیکر گازی متمرکز شد. عملکرد اسپیترز در مأموریت گرم خود بیش از یک دهه و در واقع حدود دو برابر مدت زمان مأموریت اولیه طول کشید و نهایتاً این تلسکوپ فضایی در سی‌ام ژانویه ۲۰۲۰ از رده خارج و به فعالیت خود پایان داد. میراث علمی این تلسکوپ ارزشمند درآرشیو داده‌های آن در دسترس قرار دارد و همواره مورد استفاده متخصصان ناسا است.