تشخیص آب خروجی از دنباله‌دار کمربند اصلی توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب!!

نموداری که مدار دنباله‌دار رید را به همراه کمربند اصلی سیارکها (که به صورت یک حلقه فازی سفید در مرکز تصویر نشان داده شده است) و مدارهای مشتری، زحل، اورانوس، و نپتون و دنباله‌دار هالی را برای مقایسه نشان می‌دهد و نشان می‌دهد که چگونه دنباله‌دارهایی مانند دنباله‌دار هالی زمان بسیار بیشتری را در دور از خورشید در منظومه شمسی سرد بیرونی سپری می‌کنند تا دنباله‌دارهای کمربند اصلی مانند دنباله‌دار رید که مدارهای آن‌ها را بسیار نزدیک‌تر به خورشید و در نتیجه همیشه در محیطی بسیار گرم‌تر نگه می‌دارد. اعتبار: هنری هسیه (موسسه علوم سیاره ای).

پس از 15 سال تلاش، محققان با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) برای اولین بار با موفقیت خروج آب از یک دنباله‌دار کمربند اصلی را شناسایی کردند.

مقاله‌ای که اخیراً منتشر شده است با عنوان «تشخیص مستقیم آب از یک دنباله‌دار کمربند اصلی با JWST» به رهبری مایکل کلی از دانشگاه مریلند هنری هسیه، دانشمند ارشد موسسه علوم سیاره ای، یکی از نویسندگان مقاله است، اولین تشخیص طیف‌سنجی مستقیم خروج آب از یک دنباله‌دار کمربند اصلی به نام Read را گزارش می‌دهد.

دنباله‌دارهای کمربند اصلی زیرمجموعه‌ای از دنباله‌دارها هستند که مدارهای عمدتاً دایره‌ای دارند که کاملاً به کمربند اصلی سیارک‌ها بین مدارهای مریخ و مشتری محدود می‌شوند، اما رفتار دنباله‌دار مانندی از خود نشان می‌دهند – موادی را که ظاهری مبهم و اغلب دم ایجاد می‌کند، به بیرون پرتاب می‌کنند که اخترشناسان معتقدند با تصعید – یا انتقال مستقیم یخ به گاز – مواد یخی تولید می‌شود.

با وجود تلاش‌های فراوان برای شناسایی گازهای فراری که باید با فعالیت‌های دنباله‌دار با نیروی تصعید همراه باشند، تنها گرد و غبار شناسایی شده است که توسط دنباله‌دارهای کمربند اصلی به بیرون پرتاب می‌شوند. انتظار نمی‌رود اکثر سیارکهای کمربند اصلی یخ زیادی داشته باشند، با توجه به موقعیت آنها در منظومه شمسی گرم داخلی جایی که تصور می‌شود بیلیونها سال در آن ساکن بوده‌اند.

برای مقایسه، بیشتر دنباله‌دارهای دیگری که فعالیت ناشی از تصعید را نشان می‌دهند، بخش زیادی از زمان خود را در منظومه شمسی بیرونی سرد در مدارهای بسیار کشیده می‌گذرانند که فقط گاهی از درون منظومه شمسی عبور می‌کنند. با توجه به این ملاحظات، تردیدها در مورد اینکه آیا دنباله‌دارهای کمربند اصلی واقعاً می‌توانند یخی باشند وجود دارد.

از زمان کشف دنباله‌دارهای کمربند اصلی، ما تعداد قابل توجهی از شواهد را جمع‌آوری کرده‌ایم که نشان می‌دهد فعالیت آن‌ها از طریق تصعید ایجاد می‌شود، اما تاکنون، همه غیرمستقیم بوده‌اند. این نتیجه جدید از JWST نشان‌دهنده اولین شواهد مستقیم از تصعید در هسیه توضیح داد که به دنبال مطالعاتی که به سال 2008 برای شناسایی گازهای خروجی در دنباله‌دارهای کمربند اصلی با استفاده از برخی از بزرگترین تلسکوپ‌های زمینی در جهان انجام می‌شود، شکلی از خروج گاز از یک دنباله‌دار کمربند اصلی منجر به کشف دنباله دارهای کمربند اصلی به عنوان نوع جدیدی از دنباله‌دار در سال 2006 شد.

در این مقاله، هسیه و همکارانش همچنین دریافتند که دنباله‌دار رید و در نتیجه احتمالاً سایر دنباله‌دارهای کمربند اصلی نیز، دارای ترکیب شیمیایی اساساً متفاوتی با سایر دنباله‌دارها هستند و تقریباً هیچ دی‌اکسید کربنی را نشان نمی‌دهند که جزء مشترک گازهای خروجی دنباله‌دار است.

بعید است که دنباله‌دار رید یک کمربند سیارکی اخیر در منظومه شمسی بیرونی باشد. بر اساس این نتایج، به نظر می‌رسد که دنباله‌دارهای کمربند اصلی نمونه‌ای از مواد فرار را نشان می‌دهند که در حال حاضر در مشاهدات دنباله‌دارهای کلاسیک و رکوردهای شهاب‌سنگ نشان داده نمی‌شوند، و آنها را برای درک موجودی فرار منظومه شمسی اولیه و تکامل بعدی آن مهم می‌سازد.

از آنجایی که یخ آب قابل توجهی – که جزء اصلی مواد فرار است که معمولاً در دنباله دارهای کلاسیک بیرونی منظومه شمسی فعالیت ایجاد می‌کند همیشه وجود داشته است (در سیارکهای کمربند اصلی با توجه به نزدیک بودن آنها به خورشید غیرمنتظره است). برخی تردید دارند که آیا فعالیت دنباله‌دارهای کمربند اصلی توسط تصعید یخ آب به جای فرآیند دیگری که شامل یخ نمی‌شود، مانند برخورد یا پرتاب مواد به فضا توسط سیارک‌هایی که به سرعت در حال چرخش هستند، ایجاد می‌شود.

“آب در دنباله‌دارهای کمربند اصلی مهم است زیرا اجرام از کمربند اصلی سیارک ها به عنوان منبع بالقوه آب زمین در اوایل منظومه شمسی پیشنهاد شده‌اند، جایی که به نظر می‌رسد دنباله‌دارهای کمربند اصلی امروزی فرصتی برای آزمایش این فرضیه فراهم می‌کنند. این تنها در صورتی کار می‌کند که آنها در واقع حاوی یخ آب باشند. تأیید خروج آب از گاز در حداقل یک دنباله‌دار کمربند اصلی تأیید می‌کند که اطلاع از منشأ آب زمین از دنباله‌دارهای کمربند اصلی یک امکان قابل قبول است.»

این تیم از JWST برای رصد Read مدت کوتاهی پس از نزدیک شدن به خورشید استفاده کرد، زمانی که انتظار می‌رفت خروج گاز در قوی‌ترین حالت خود باشد، به منظور جستجوی ویژگی‌های طیف‌سنجی مشخصه بخار آب و سایر موارد گازهای رایج تولید شده توسط تصعید دنباله دار هم تصویربرداری و هم مشاهدات طیف‌سنجی در طول موج‌های نزدیک به فروسرخ انجام داده است.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

James Webb Space Telescope detects outgassing water from main-belt comet

by Planetary Science Institute MAY 15, 2023

https://phys.org/news/2023-05-james-webb-space-telescope-outgassing.html