شناسایی سرنخ هایی در مورد چگونگی شکل‌گیری زمین در بیلیونها سال پیش توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب

جیمزوب بخار آب را در دیسک‌های تشکیل‌دهنده سیاره پیدا کرد که از یک نظریه قدیمی در مورد چگونگی شکل‌گیری جهان‌ها حمایت می‌کند.

برداشت هنری از دیسک سیاره‌ای متشکل از گاز، غبار و سنگریزه‌های یخی. (اعتبار تصویر: NASA، ESA، CSA، Joseph Olmsted (STScI))

تلسکوپ فضایی جیمز وب (جیمزوب) دیسک‌های تشکیل‌دهنده سیاره‌ای را شناسایی کرده است که یک «بخار» سرد منتشر می‌کنند که شواهد مهمی برای یک نظریه پیشرو در توصیف چگونگی ساخت سیارات ارائه می‌کند.

این بخار آب اضافی توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب در دو دیسک فشرده از گاز و غبار اطراف ستارگان جوانی که فقط 2 تا 3 میلیون سال سن دارند شناسایی شد که در محدوده زمانی جهان ما بسیار جوان است. این دیسکها در ناحیه ستاره‌ساز ثور قرار دارند که در فاصله 430 سال نوری از ما قرار دارد.

ستاره‌شناسان بر این باورند که سیارات از طریق فرآیندی شکل می‌گیرند که با آنچه “برافزایش سنگریزه” نامیده می‌شود که شامل تکه‌های کوچک سنگ سیلیکات است که اندازه آنها از سانتی‌متر تا حدود یک متر است که در یخ پوشانده شده‌اند. تصور می‌شود که آنها زندگی خود را در بخش‌های بیرونی یخ‌زده یک قرص تشکیل‌دهنده سیاره آغاز می‌کنند دکه معمولاً خانه دنباله‌دارها است و در نهایت شروع به تجربه اصطکاک با گاز در دیسک می‌کنند. احتمالاً این اصطکاک انرژی مداری سنگریزه‌ها را از بین می‌برد و باعث مهاجرت آن‌ها به قلمرو درونی دیسک می‌شود.

همانطور که در قلمرو داخلی جمع می‌شوند، تصور می‌شود که سنگریزه‌ها شروع به برخورد به یکدیگر و چسبیدن به یکدیگر می‌کنند و به آرامی در اجرام بزرگتر و بزرگتر جمع می‌شوند تا زمانی که به سیاره‌های اولیه تبدیل شوند. از آنجا، گرانش بسیار قوی‌تر این پیش سیاره‌ها به آن‌ها اجازه می‌دهد تا سنگریزه‌ها را با سرعتی حتی سریع‌تر جارو کنند و رشدشان را تسریع کنند که نظریه قدیمی شکل‌گیری سیاره‌ها این چنین است.

بخار آب شناسایی شده توسط ابزار مادون قرمز میانی جیمزوب (MIRI) شاهدی بر این فرآیند است زیرا انتظار می‌رود این نوع آب از سنگریزه های یخی در حال مهاجرت به دست بیاید.

همانطور که سنگریزه‌های یخی به سمت داخل حرکت می‌کنند، اعتقاد بر این است که از مرزی به نام “خط برف” عبور می‌کنند. در منظومه شمسی ما، خط برف دقیقاً در داخل مدار فعلی مشتری قرار داشت زمانی که سیارات در حال شکل گیری بودند. در داخل این مرز، دمای داخل دیسک برای اینکه آب به صورت یخ وجود داشته باشد، بسیار زیاد است. بنابراین، پوشش یخی روی سنگریزه‌ها تبخیر می‌شود و منجر به تزریق بخار آب سرد به قسمت داخلی دیسک می‌شود.

این چیزی است که MIRI می‌تواند تشخیص دهد.

آندریا بانزاتی از دانشگاه ایالتی تگزاس که نویسنده اصلی مقاله جدیدی است که مشاهدات جیمزوب را توصیف می‌کند، در بیانیه‌ای گفت: “وب سرانجام ارتباط بین بخار آب در دیسک داخلی و رانش سنگریزه‌های یخی از دیسک بیرونی را آشکار کرد.”

جیمزوب در مجموع چهار دیسک تشکیل دهنده سیاره را مشاهده کرد – دو دیسک کاملا فشرده و دو دیسک که گسترش یافته و مهاجرت به داخل را تجربه نکرده‌اند. بخار آب فقط در دو دیسک فشرده یافت شد.

هنوز سوالات بی‌پاسخی وجود دارد. به عنوان مثال، دو دیسک توسعه یافته، متعلق به سیستم‌هایی به نام‌های CI Tau و IQ Tau، به نظر می‌رسد در تصاویر گرفته شده توسط آرایه میلی‌متری/زیر میلی‌متری آتاکاما (ALMA) در شیلی، حلقه‌هایی را نشان می‌دهند. نحوه تشکیل این حلقه‌ها هنوز مورد بحث است، اما یک نظریه این است که وقتی سنگریزه‌های در حال مهاجرت با ناحیه‌ای با فشار بالاتر مواجه می‌شوند، رانش به داخل آنها کند می‌شود. تصور می‌شود که این کند شدن سنگریزه‌های درون این نوع تله‌های فشار را در خود دارد و آنها را مجبور می‌کند تا به صورت حلقه‌ای ظاهر شوند. با این حال، چگونگی تأثیر این حلقه‌ها بر شکل‌گیری سیاره از تجمع سنگریزه‌های درونشان، مشخص نیست. همچنین جالب است که دو دیسک فشرده به نام‌های GK Tau و HP Tau هیچ مدرکی از ساختارهای حلقه مانند نشان نمی‌دهند.

سوال باز دیگر در وهله اول به فرآیند برافزایش مربوط می شود – چه شرایطی لازم است تا باعث شود سنگریزه‌ها هنگام برخورد به هم بچسبند و بدون اینکه از هم جدا شوند به اشیاء بزرگتر تبدیل شوند؟

مشاهدات جیمزوب که از مهاجرت به داخل سنگریزه‌ها حمایت می‌کند نشان می‌دهد که پاسخ‌هایی برای این معماها وجود دارد، اما ما فقط باید بفهمیم که آنها چیست. امیدواریم که جیمزوب کلید این امر باشد – اگر هیچ چیز دیگری نباشد، رصدخانه می‌تواند به ایجاد تصویری مدرن‌تر از نحوه شکل‌گیری سیارات کمک کند.

کولت سالیک از کالج واسار در نیویورک که یکی از نویسندگان این مقاله است که جیمزوب را توصیف می‌کند، می‌گوید: «در گذشته، ما این تصویر بسیار ایستا از شکل گیری سیاره داشتیم، تقریباً مانند این مناطق جدا شده ای که سیارات از آنها تشکیل شده‌اند. نتایج، در بیانیه گفته شده است. اکنون ما در واقع شواهدی داریم که نشان می‌دهد این مناطق می‌توانند با یکدیگر تعامل داشته باشند.

سالیک همچنین اشاره می‌کند که انباشت سنگریزه در 4.5 بیلیون سال پیش در منظومه شمسی ما رخ داده است، به این معنی که مشاهدات جیمزوب نه تنها به ما در مورد چگونگی تشکیل سیارات فراخورشیدی، بلکه همچنین چگونگی تولد سیاره خودمان زمین را نشان می‌دهد.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

James Webb Space Telescope detects clues about how Earth formed billions of years ago

By Keith Cooper

 https://www.space.com/james-webb-space-telescope-planet-formation-earth-theory