5 دقیقه
مرگ ستارهای به‌عنوان پنجره‌ای به تشکیل سیاره‌ها
هرج‌ومرج خیره‌کننده در هستهٔ سحابی پروانه (NGC 6302) به اخترشناسان نگاهی مستقیم میدهد به اینکه چگونه مواد جامد پایه‌ای سیارات میتوانند شکل بگیرند. این جرم که در حدود 3,400 سال نوری در صورت فلکی عقرب قرار دارد، یک سحابی سیارهنما است — پوشش گاز و غبار در حال گسترشی که توسط ستارهای در حال مرگ از آن بیرون رانده شده است. در مرکز آن یک کوتولهٔ سفید داغ قرار دارد که با یک تورس متراکم و غبارآلود و جریان‌های دوقطبی احاطه شده و شکل پروانه‌مانند این جسم را می‌سازد.
با استفاده از حساسیت فروسرخ تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) همراه با اندازه‌گیری‌های رادیویی آرایهٔ میلی‌متری/زیرمیلی‌متری آتاکاما (ALMA)، پژوهشگران توانستند شیمی غبار و شرایط فیزیکی داخل سحابی را بررسی کنند. نور فروسرخ با طول‌موج بلند از میان غبار که در طول‌موج‌های نوری اغلب غیرقابل‌نفوذ است عبور می‌کند و امکان شناسایی طیفی ترکیب و ساختار دانه‌ها را فراهم میآورد — اطلاعاتی که تلسکوپ‌های نوری معمولاً قادر به ارائهٔ آن نیستند.
مشاهدات، روش‌ها و کشفیات کلیدی
تحلیل ترکیبی JWST و ALMA
تیم مشاهداتی طیف‌ها و تصاویر فروسرخ JWST را با نقشه‌های رادیویی ALMA ترکیب کردند تا تصویری چندطولی از نواحی مرکزی سحابی بسازند. JWST امضاهای طیفی فروسرخ متمایزی را آشکار کرد که بین دانههای آمورف شبیه دوده و سیلیکاتهای بلوری منظم تفاوت می‌گذارند. ALMA توزیع گاز مولکولی و هندسهٔ تورس غبارآلود را نقشهبرداری کرد.
مینا‌شناسی و رشد دانه‌ها
طیف‌سنجی حضور کانی‌های سیلیکاتی بلوری — به‌ویژه فورسترايت، انستاتیت و کوارتز — را نشان میدهد و همچنین جمعیتی از دانههای غبار بزرگ‌تر از حد معمول در مقیاس میکرونی را آشکار می‌کند. ساختارهای بلوری نشان میدهند که بخشی از غبار پس از چگالش مجدداً در شبکه‌های منظم سازمان‌یافته است، در حالی که دانههای آمورف‌تر در نواحی سریع و آشفته شکل گرفته‌اند. هم‌زیستی هر دو نوع دانه در یک سحابی نشان میدهد که محیطهای متفاوت تشکیل میتوانند هم‌زمان در اطراف ستارگان در حال مرگ عمل کنند.
پیامدها برای تشکیل سیارات و شیمی پیشزیستی
مشاهدات یک گرادیان یونش را در سراسر تورس نشان میدهند: یون‌های پرانرژی در نزدیکی کوتولهٔ سفید مرکزی متمرکزند، در حالی که یون‌های کم‌انرژی‌تر در فاصله‌های دورتر مشاهده می‌شوند. داده‌های JWST همچنین جت‌های سریع دوطرفه‌ای را شناسایی میکنند که غنی از آهن و نیکل هستند و تمرکز قابل‌توجهی از هیدروکربن‌های آروماتیک چندحلقهای (PAH) — مولکولهای کربنی حلقه‌ای که اغلب به‌عنوان هیدروکربن‌های دوده‌ای توصیف می‌شوند — را نشان میدهند.
PAHها اهمیت ویژه‌ای دارند زیرا در میانستارهای فراواناند و تصور میشود در شیمی منجرشده به مولکولهای آلی پیچیده‌تر نقش ایفا میکنند. شناسایی PAH درون سحابی‌ای غنی از اکسیژن مانند NGC 6302 نشان میدهد که برخوردهای شوکی — بادهای ستارهای قدرتمندی که به مواد پیرامون برخورد میکنند — میتوانند حتی در محیطهای تحت سلطهٔ شیمی اکسیژنی ترکیبات کربنی تولید کنند. این موضوع سرنخ‌هایی دربارهٔ چگونگی سنتز و پخش مواد مولکولی لازم برای حیات مبتنی بر کربن به نواحی شکلگیری ستاره و سیارهٔ آینده فراهم میآورد.
این نتایج دیدگاه را تقویت میکنند که خروجیهای ستارهای هم دانههای معدنی و هم پیش‌ماده‌های آلی را به ابرهای میانستارهای می‌رسانند که بعداً به سامانه‌های سیاره‌ای جدید فرو می‌ریزند. ما نمی‌توانیم سامانهٔ خورشیدی را بازسازی کنیم، اما مشاهداتی مانند این به دانشمندان امکان میدهد مراحل فیزیکی و شیمیایی تبدیل گاز ستارهای به مواد جامد سازندهٔ سیارات را بازسازند.
دیدگاه کارشناسی
دکتر النا رویز، دانشمند سیاره‌ای (تخیلی)، اظهار می‌کند: "یافتن سیلیکاتهای بلوری در مقیاس میکرونی در کنار دودهٔ آمورف در همان سحابی یک مدرک کلیدی است. این نشان میدهد که فرآیندهای پردازش دانه — آنیلینگ، رشد و شیمی القاشده توسط شوک — میتوانند در نواحی محلی رخ دهند. آن ناهمگنی محتمل است که دیسکهای پروپلنتاری را با ترکیبی از جامدات تأمین کند که بعداً زمینهٔ شکلگیری سیارات سنگی و توسعهٔ شیمی آلی را فراهم میآورد."
نتیجه‌گیری
مشاهدات JWST و ALMA از سحابی پروانه (NGC 6302) یک جمعیت غباری پیچیده و چندجزئی را نشان میدهند: سیلیکاتهای بلوری منظم، دانههای بزرگی که زمان رشد یافته‌اند، ذرات آمورف مانند دوده، جت‌های غنی از فلز و فراوانی PAHها. این یافته‌ها با هم روشن میکنند که چگونه ستارگان در حال مرگ بلوک‌های معدنی و آلی سازنده را تولید و منتشر میکنند که به شکلگیری سیارات آینده — و در نهایت به موادی که زمین را ممکن ساختند — کمک میکنند.
منبع: sciencealert
.avif)
نظرات