آنچه ستارگان جوان درباره تولد منظومه شمسی به ما می‌آموزند
ستاره جوان GM Aur در حال خوردن ذرات گاز و گرد و غبار یک دیسک پیش‌سیاره‌ای است که با مواد سبز اطراف ستاره درخشان نشان داده شده است. اعتبار: M. M. Romanova
ستاره آشنا در مرکز منظومه شمسی بیلیون‌ها سال زمان داشته تا بالغ شود و در نهایت انرژی حیاتی را برای ما در اینجا در زمین فراهم کند. اما خیلی وقت پیش، خورشید ما فقط یک ستاره نوزاد در حال رشد بود. خورشید در جوانی چگونه بود؟ این راز اگر حل شود، می‌تواند به ما در مورد شکل‌گیری منظومه شمسی و سایر منظومه‌های ستاره‌ای متشکل از سیارات و اجرام کیهانی اطلاعاتی بدهد که به دور ستارگان می‌گردند.
یک مقاله تحقیقاتی جدید توسط اسپیلات و همکارانش منتشر شده است سرانجام سرنخهای جدیدی ارائه می‌دهد که چه نیروهایی در ابتدای فعالیت خورشید ما نقش بازی می‌کردند و برای اولین بار یک نقطه منحصر به فرد را در یک ستاره نوزاد تشخیص داد که اطلاعات جدیدی را در مورد آن آشکار می‌کند. چگونه ستاره‌های جوان رشد می‌کنند؟
اسپیلات توضیح می‌دهد که وقتی یک ستاره نوزاد در حال شکل‌گیری است، ذرات گرد و غبار را می‌خورد که در اطراف آن در یک دیسک پیش‌سیاره‌ای می‌چرخند. ذرات در فرایندی به نام برافزایش به سطح ستاره برخورد می‌کنند.
اسپیلات می گوید: “این همان روندی است که خورشید طی کرده است.”
دیسک‌های پیش سیاره‌ای در درون ابرهای مولکولی مغناطیسی یافت می‌شوند که ستاره‌شناسان آنها را در سراسر جهان به عنوان زمینه‌ای برای تشکیل ستارگان جدید می‌شناسند. این نظریه مطرح شده است که دیسک‌های پیش‌سیاره‌ای و ستارگان توسط یک میدان مغناطیسی به هم متصل می‌شوند و ذرات این میدان را به سمت ستاره دنبال می‌کنند. وقتی ذرات به سطح ستاره در حال رشد برخورد می‌کنند، نقاط داغ – که بسیار داغ و متراکم هستند – در نقاط کانونی فرایند برافزایش تشکیل می‌شوند.
با مشاهده ستاره‌ای در فاصله 450 میلیون سال نوری زمین، مشاهدات اسپیلات و تیمش برای اولین بار، صحت مدل‌های برافزایش ستاره‌شناسان را برای پیش‌بینی شکل‌گیری نقاط داغ ایجاد می‌کند. این مدل‌های رایانه‌ای تا کنون بر الگوریتم‌هایی تکیه می‌کردند که محاسبه می‌کند چگونه ساختار میدان‌های مغناطیسی ذرات را از دیسک‌های پیش سیاره‌ای هدایت می‌کند تا به نقاط خاصی در سطح ستاره‌های در حال رشد برخورد کنند. در حال حاضر، داده‌های قابل مشاهده از این محاسبات پشتیبانی می‌کند.
تیم BU از جمله دانشجوی کارشناسی ارشد جان وندبورن و محقق پسادکتری تاناووث تاناثیبودی، ستاره‌ای جوان به نام GM Aur را که در ابر مولکولی Taurus-Auriga کهکشان راه شیری واقع شده بود، از نزدیک مورد مطالعه قرار دادند. اسپیلات می‌گوید در حال حاضر عکاسی از سطح چنین ستاره‌ای دور از دسترس است، اما با توجه به اینکه قسمت‌های مختلف سطح یک ستاره در طولموجهای مختلف نور ساطع می‌کنند، انواع دیگر تصاویر امکان‌پذیر است. این تیم یک ماه وقت صرف کرد تا از طولموجهای نوری که از سطح GM Aur ساطع می‌شود عکس‌های روزانه گرفته و مجموعه داده‌های اشعه ایکس، اشعه ماوراء بنفش (UV)، مادون قرمز و نور مرئی را جمع‌آوری کند. آنها برای تماشای GM Aur، بر “چشم” تلسکوپ فضایی هابل ناسا، ماهواره بررسی گذرگاه فراخورشیدی (TESS)، رصدخانه Swift و شبکه جهانی تلسکوپ رصدخانه Las Cumbres تکیه کردند.
این ستاره خاص، GM Aur، در مدت حدود یک هفته می‌چرخد و انتظار می‌رود با روشن شدن نقطه داغ درخشان از زمین و بازگشت دوباره به سوی سیاره ما، سطح روشنایی به اوج خود برسد و کم شود. اما هنگامی که تیم برای اولین بار صفحات داده خود را در کنار هم قرار داد، از آنچه دیدند مات و مبهوت شدند.
اسپیلات می‌گوید: به جای آنکه طولموجهای نور همزمان افزایش یابد، نور ماوراء بنفش تقریباً یک روز قبل از رسیدن به اوج طول موجهای دیگر در درخشان‌ترین حالت خود بود. در ابتدا، آنها فکر کردند ممکن است داده‌های نادرستی جمع‌آوری کرده باشند.
او می‌گوید: “ما بارها اطلاعات را بررسی کردیم، زمان را دوباره بررسی کردیم و متوجه شدیم که این یک اشتباه نیست.” آنها دریافتند که نقطه داغ به خودی خود کاملاً یکنواخت نیست و دارای ناحیه‌ای است که حتی از بقیه نقاط آن گرمتر است.
اسپیلات می‌گوید، در نهایت، دیسک‌های پیش‌سیاره‌ای محو می‌شوند و ستارگان، سیارات و دیگر اجرام کیهانی را پشت سر می‌گذارند که منظومه‌ای ستاره‌ای را تشکیل می‌دهند. او می‌گوید هنوز شواهدی از قرص پیش‌سیاره‌ای وجود دارد که به منظومه شمسی ما سوخت داد که در کمربند سیارکی و همه سیارات یافت می‌شود. اسپیلات می‌گوید که مطالعه ستارگان جوانی که ویژگی‌های مشابهی با خورشید ما دارند، کلید درک تولد سیاره خودمان است.
ترجمه: سارا سیدحاتمی
منبع:
What young stars teach us about the birth of our solar system
by Jessica Colarossi, Boston University
https://phys.org/news/2021-09-young-stars-birth-solar.html