تلسکوپ فضایی جیمز وب، دیسک سیاره‌زای عجیبی را در اطراف ستاره نوزاد مشاهده کرد

‘این موضوع مدل‌های فعلی شیمی و تکامل دیسک را به چالش می‌کشد’

تصویر اصلی: تصویری از یک دیسک پیش‌سیاره‌ای در اطراف یک ستاره نوزاد. تصویر کوچک: تصویر منطقه ستاره‌زایی NGC 6357 با ستاره جوان XUE 10 از دید JWST. (منبع تصویر: (اصلی) ESO/L. Calçada (تصویر کوچک) دانشگاه استکهلم (SU) و ماریا کلودیا رامیرز-تانوس، موسسه نجوم ماکس پلانک (MPIA).)

با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST)، ستاره‌شناسان دیسک عجیبی از گاز و غبار را در اطراف یک ستاره نوزاد کشف کرده‌اند که می‌تواند مدل‌های فعلی تشکیل سیاره را به چالش بکشد.

این قرص پیش‌سیاره‌ای ترکیب شیمیایی عجیبی دارد. این قرص در منطقه‌ای که انتظار می‌رود سیارات سنگی مانند زمین در آن شکل بگیرند، غلظت دی‌اکسید کربن به طرز شگفت‌آوری بالا است و همچنین به طور غیرمنتظره‌ای محتوای آب کمی دارد.

قرص پیش‌سیاره‌ای که توسط JWST بررسی شده، ستاره نوزاد XUE 10 را احاطه کرده است که در فاصله حدود ۵۵۵۰ سال نوری از زمین در منطقه وسیع تشکیل ستاره‌ای معروف به NGC 6357 قرار دارد. این کشف جدید توسط همکاری eXtreme Ultraviolet Environments (XUE) انجام شده است، یک تیم تحقیقاتی که بر چگونگی تأثیر میدان‌های شدید تابش بر شیمی قرص‌های پیش‌سیاره‌ای تمرکز دارد.

جنی فردیانی، عضو تیم همکاری XUE از دانشگاه استکهلم سوئد، در بیانیه‌ای گفت: “برخلاف اکثر دیسکهای تشکیل سیاره نزدیک که در آن بخار آب بر مناطق داخلی غالب است، این دیسک به طرز شگفت انگیزی غنی از دی اکسید کربن است.”

فردیانی افزود: “در واقع، آب در این سیستم آنقدر کمیاب است که به سختی قابل تشخیص است – تضاد چشمگیری با آنچه معمولاً مشاهده می‌کنیم.” «این موضوع مدل‌های فعلی شیمی و تکامل دیسک را به چالش می‌کشد، زیرا سطوح بالای دی‌اکسید کربن نسبت به آب را نمی‌توان به راحتی با فرآیندهای استاندارد تکامل دیسک توضیح داد.»

شیمی عجیب

ستارگان زمانی تشکیل می‌شوند که تکه‌های بسیار چگال در ابرهای وسیعی از گاز و غبار به هم می‌پیوندند و در نهایت جرم کافی برای فروپاشی گرانشی را جمع می‌کنند. آنچه از موادی باقی می‌ماند که این پیش‌ستاره در حال رشد را به وجود آورده‌اند، به دور آن می‌چرخد و در نهایت یک دیسک پیش‌سیاره‌ای تشکیل می‌دهد که در آن سیارات می‌توانند متولد شوند.

دانشمندان در حال حاضر این نظریه را مطرح می‌کنند که تشکیل سیاره زمانی رخ می‌دهد که «سنگریزه‌ها»ی غنی از یخ آب از مناطق سردتر بیرونی یک دیسک پیش‌سیاره‌ای به مناطق گرمتر داخلی آن رانده می‌شوند. این دماهای بالاتر باعث می‌شوند یخ جامد مستقیماً به گاز تبدیل شود، فرآیندی که به عنوان تصعید شناخته می‌شود.

این امر معمولاً منجر به مشاهده سیگنال‌های قوی از بخار آب در دیسک‌های پیش‌سیاره‌ای توسط تلسکوپ‌هایی مانند JWST می‌شود. با این حال، دیسک اطراف XUE 10 سیگنال‌های قوی دی‌اکسید کربن را نشان داد.

آرجان بیک، عضو همکاری XUE و محقق دانشگاه استکهلم، گفت: “چنین فراوانی بالایی از دی‌اکسید کربن در منطقه تشکیل سیاره غیرمنتظره است. این به این احتمال اشاره دارد که تابش شدید فرابنفش – چه از ستاره میزبان و چه از ستاره‌های پرجرم همسایه – در حال تغییر شکل شیمیایی دیسک است.”

منطقه ستاره‌زایی NGC 6357، با موقعیت ستاره جوان XUE 10 نشان داده شده است (منبع تصویر: دانشگاه استکهلم (SU) و ماریا کلودیا رامیرز-تانوس، موسسه نجوم ماکس پلانک (MPIA).)

این تنها شگفتی نبود که JWST در مورد XUE 10 و دیسک پیش‌سیاره‌ای آن به تیم ارائه داد. داده‌های این دیسک، مولکول‌های دی‌اکسید کربن را نشان داد که با ایزوتوپ‌های کربن کربن-۱۳ و ایزوتوپ‌های اکسیژن اکسیژن-۱۷ و اکسیژن-۱۸ غنی شده بودند.

وجود این ایزوتوپ‌ها می‌تواند به توضیح این موضوع کمک کند که چرا ایزوتوپ‌های غیرمعمول خاصی در قطعاتی از منظومه شمسی اولیه در شکل‌گیری شهاب‌سنگ‌ها و دنباله‌دارها باقی مانده‌اند.

ماریا-کلودیا رامیرز-تانوس، رهبر تیم از موسسه نجوم ماکس پلانک در آلمان، گفت: “این امر نشان می‌دهد که چگونه محیط‌های تابشی شدید – که در مناطق پرجرم تشکیل ستاره رایج هستند – می‌توانند بلوک‌های سازنده سیارات را تغییر دهند. از آنجایی که بیشتر ستاره‌ها و احتمالاً بیشتر سیارات در چنین مناطقی تشکیل می‌شوند، درک این اثرات برای درک تنوع جو سیارات و پتانسیل سکونت آنها ضروری است.”

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

James Webb Space Telescope spots odd planet-forming disk around infant star

News

By Robert Lea

https://www.space.com/astronomy/exoplanets/james-webb-space-telescope-spots-odd-planet-forming-disk-around-infant-star