هابل پیش‌سیاره‌ای را پیدا کرد که می‌تواند مدل‌های تشکیل سیاره را تغییر دهد!!

تصویر هنری از یک سیاره فراخورشیدی پرجرم و تازه شکل گرفته به نام AB Aurigae b. محققان از داده‌های آرشیوی و جدید تلسکوپ فضایی هابل و تلسکوپ سوبارو استفاده کردند تا تأیید کنند که این پیش‌سیاره از طریق یک فرآیند شدید و خشونت‌آمیز به نام ناپایداری دیسک شکل می‌گیرد. ناپایداری دیسک یک رویکرد از بالا به پایین است که بسیار متفاوت از مدل غالب برافزایش هسته است. در این سناریو، یک دیسک پرجرم در اطراف یک ستاره سرد تشکیل می‌شود و گرانش باعث می‌شود که دیسک به سرعت به یک یا چند قطعه جرم سیاره‌ای تبدیل شود. تخمین زده می‌شود AB Aurigae b حدود 9 برابر جرم بیشتری از مشتری داشته باشد و به دور ستاره میزبان خود دو برابر دورتر از پلوتون از خورشید ما می‌چرخد. اعتبار: ناسا، ESA، جوزف اولمستد (STScI)

تلسکوپ فضایی هابل ناسا به طور مستقیم از شواهدی از شکل‌گیری یک پیش‌سیاره مشتری مانند عکسبرداری کرده است. این کشف از نظریه‌ای که مدت‌ها مورد بحث قرار گرفته در مورد چگونگی شکل‌گیری سیاراتی مانند مشتری به نام «ناپایداری دیسک» پشتیبانی می‌کند.

دنیای جدید در حال ساخت در یک دیسک پیش‌سیاره‌ای از غبار و گاز با ساختار مارپیچی مشخصی که در اطراف یک ستاره جوان در حال چرخش است که تخمین زده می‌شود حدود 2 میلیون سال سن دارد. این دیسک تقریباً هم سن منظومه شمسی است که شکل‌گیری سیاره در حال انجام بود. (سن منظومه شمسی در حال حاضر 4.6 بیلیون سال است.)

ساین کوری از تلسکوپ سوبارو و Eureka Scientific، محقق ارشد این مطالعه گفت: طبیعت باهوش است؛ می‌تواند سیارات را به طرق مختلف تولید کند.

همه سیارات از موادی ساخته شده‌اند که از یک قرص دور ستاره‌ای سرچشمه می‌گیرند. نظریه غالب برای تشکیل سیاره مشتری‌مانند “برافزایش هسته” نامیده می‌شود، رویکردی از پایین به بالا که در آن سیارات تعبیه شده در دیسک از اجرام کوچک رشد می‌کنند – با اندازه‌های مختلف از دانه‌های غبار گرفته تا تخته سنگ – که در حین چرخش به دور یک ستاره به هم برخورد کرده و به هم می‌چسبند. سپس این هسته به آرامی گاز را از دیسک جمع می‌کند. در مقابل، رویکرد ناپایداری دیسک یک مدل از بالا به پایین است که در آن با سرد شدن یک قرص پرجرم در اطراف یک ستاره، گرانش باعث می‌شود که دیسک به سرعت به یک یا چند قطعه جرم سیاره تبدیل شود.

سیاره تازه تشکیل شده، AB Aurigae b، احتمالاً حدود 9 برابر بزرگتر از مشتری است و در فاصله 8.6 بیلیون مایلی به دور ستاره میزبان خود بیش از دو برابر دورتر از پلوتون از خورشید ما می‌چرخد. در این فاصله زمان بسیار زیادی طول می‌کشد تا سیاره‌ای به اندازه مشتری از طریق برافزایش هسته شکل بگیرد. این تحقیق باعث می‌شود محققان به این نتیجه برسند که بی‌ثباتی دیسک این سیاره را قادر به تشکیل در چنین فاصله‌ای بزرگ کرده است. و این امر در تضاد قابل توجهی با انتظارات از تشکیل سیاره توسط مدل برافزایش هسته می‌باشد که به طور گسترده پذیرفته شده است.

اعتبار: تلسکوپ T. Currie/Subaru

تجزیه و تحلیل جدید داده‌های دو ابزار هابل را ترکیب می‌کند: طیف‌نگار تصویربرداری تلسکوپ فضایی و دوربین مادون قرمز نزدیک و طیف‌نگار چند شی. این داده‌ها با داده‌های یک ابزار تصویربرداری پیشرفته سیاره به نام SCExAO در تلسکوپ 8.2 متری سوبارو ژاپن واقع در قله Mauna Kea، هاوایی مقایسه شد. انبوهی از داده‌های فضا و تلسکوپ‌های زمینی حیاتی بود، زیرا تشخیص سیارات نوزاد و ویژگی‌های دیسک پیچیده غیرمرتبط با سیارات بسیار دشوار است.

کوری گفت: «تفسیر این سیستم بسیار چالش‌برانگیز است که یکی از دلایلی است که ما برای این پروژه به هابل نیاز داشتیم (تصویری تمیز برای جداسازی بهتر نور از دیسک و هر سیاره).

خود طبیعت نیز دست یاری داد: قرص عظیم غبار و گاز که در اطراف ستاره AB Aurigae می‌چرخد ​​تقریباً رو به رو به سمت دید ما از زمین کج شده است.

تصویر ستاره AB Aurigae که توسط تلسکوپ سوبارو گرفته شده است که بازوهای مارپیچی موجود در دیسک و پیش سیاره تازه کشف شده AB Aur b را نشان می‌دهد. مکان ستاره مرکزی درخشان با علامت ستاره نشان داده شده است. اندازه مدار نپتون در منظومه شمسی برای ارائه مقیاس نشان داده شده است. اعتبار: تلسکوپ T. Currie/Subaru

کوری تاکید کرد که طول عمر هابل نقش خاصی در کمک به محققان برای اندازه‌گیری مدار پیش سیاره ایفا کرده است. او در ابتدا بسیار بدبین بود که AB Aurigae b یک سیاره است. داده‌های آرشیوی هابل، همراه با تصویربرداری از سوبارو، نقطه عطفی در تغییر نظر او بود.

کوری گفت: «ما نتوانستیم این حرکت را به ترتیب یک یا دو سال تشخیص دهیم. هابل یک خط پایه زمانی، همراه با داده‌های سوبارو، 13 سال ارائه کرد که برای تشخیص حرکت مداری کافی بود.

اولیویر گویون از دانشگاه آریزونا، توسان و تلسکوپ سوبارو، هاوایی افزود: «این نتیجه مشاهدات زمینی و فضایی را تحت تأثیر قرار می‌دهد و ما می‌توانیم با مشاهدات آرشیوی هابل به گذشته برگردیم». اکنون AB Aurigae b در طول موج‌های متعدد مورد بررسی قرار گرفته است و یک تصویر ثابت ظاهر شده است.

الن باس از مؤسسه علوم کارنگی در واشنگتن دی سی تاکید کرد: این کشف جدید شواهدی قوی است که نشان می‌دهد برخی از سیارات غول‌پیکر گازی می‌توانند توسط مکانیسم ناپایداری دیسک شکل بگیرند. “در پایان، گرانش تمام چیزی است که اهمیت دارد، زیرا بقایای فرآیند تشکیل ستاره در نهایت توسط گرانش به هم کشیده می‌شود تا سیارات را به یک صورت یا آن شکل تشکیل دهند.”

درک روزهای اولیه شکل‌گیری سیارات مشتری‌مانند، زمینه بیشتری را برای اخترشناسان در تاریخ منظومه شمسی خود فراهم می‌کند. این کشف راه را برای مطالعات آینده در مورد ترکیب شیمیایی دیسکهای پیش سیاره‌ای مانند AB Aurigae، از جمله با تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا هموار می‌کند.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

Hubble finds a protoplanet that could upend planet formation models

by ESA/Hubble Information Centre APRIL 4, 2022

https://phys.org/news/2022-04-prenatal-protoplanet-upends-planet-formation.html