9 دقیقه
دنیای سرگردان در حال رشد به‌شیوه‌ای شبیه ستاره‌ها
یک جرم کوچک با جرم در اندازهٔ سیاره که آزادانه در فضا شناور است و با نام Cha 1107-7626 شناخته می‌شود، در حال تجربهٔ یک فوران قابل‌توجهِ جذب جرم (accretion outburst) بوده است. ستاره‌شناسان نرخ اوج جذب جرمِ این جرم را در حدود 1 × 10⁻⁷ جرم مشتری در سال اندازه‌گیری کردند — تقریباً معادل 6 میلیارد تُن در ثانیه — که برای حداقل دو ماه ادامه یافته است. این قوی‌ترین رویداد جذب جرمی است که تاکنون برای جسمی در ردهٔ جرمهای سیارهای ثبت شده و رفتاری را نشان میدهد که قبلاً تنها در ستارگان جوان و کوتوله‌های قهوه‌ای دیده شده بود.
برآورد جرم Cha 1107-7626 حدود 5–10 جرم مشتری است؛ یعنی بسیار کمتر از آستانهٔ 13 جرمی که معمولاً سیاره‌ها را از کوتوله‌های قهوه‌ای جدا می‌کند و خیلی پایین‌تر از حد 80 جرم مشتری که برای ستارگانِ دارای همجوشی هیدروژنی لازم است. این جرم حدود 620 سال نوری با ما فاصله دارد و در مجموعهٔ ستارهزایی کمان‌شکل کاماِلون (Chamaeleon) قرار گرفته است. نخستین‌بار در سال 2008 به دلیل نشانه‌هایی از جذب جرم از دیسک گاز و غبار اطرافش شناسایی شد. مشاهدات جدید که در سال 2025 انجام شده، شواهد قوی‌تری ارائه میدهد که دست‌کم برخی از اجسام سیارهای سرگردان از طریق فرآیندی شبیهِ فروریزشِ گرانشیِ ستارهای شکل گرفته‌اند، نه صرفاً به‌عنوان سیاره‌هایی که از سامانهٔ میزبانشان پرتاب شده‌اند.
مشاهدات، ابزارها و جدول زمانی
ستاره‌شناس ویکتور آلمندروس-آباد و همکارانش یک کارزار هدفمند را در نیمهٔ اول سال 2025 برگزار کردند. آن‌ها از طیفنگار XSHOOTER نصب‌شده بر روی تلسکوپ بسیار بزرگ رصدخانهٔ جنوبی اروپا (VLT) برای گرفتن عکس‌های طیفی مکرر در نواحی مرئی و نزدیکمادونقرمز در آوریل، می و ژوئن استفاده کردند و پس از آن رصدها تا ژوئیه و آگوست ادامه یافت که تا میانه‌های مادونقرمز نیز پیگیری شد. تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) حساسیت مادونقرمز تکمیلی فراهم کرد که به آشکارسازی تغییرات شیمیایی و گرمایی در دیسک در طول فوران کمک کرد.
تا انتهای ژوئن همه‌چیز عادی بهنظر می‌رسید تا اینکه Cha 1107-7626 ناگهان روشن شد. افزایش در نور مرئی شبیه به یک فورانِ نوع EXor بود؛ نوعی روشن شدن گذرا که معمولاً با جذبِ شتاب‌یافته و کانالیزه‌شدهٔ مغناطیسی در ستارگان جوان همراه است. نکتهٔ کلیدی این است که طیفِ جرم خطوط تابش هیدروژنی را نشان داد که نشانهٔ کلاسیکِ جذبِ مغناطوسفری (magnetospheric accretion) است ـ فرآیندی که در آن مادهٔ دیسک از طول خطوط میدان مغناطیسی به سمت مرکز هدایت می‌شود.
سابقهٔ آرشیوی نشان میدهد که در سال 2016 نیز یک تقویت جذب مشابه ثبت شده بود، بنابراین ممکن است این رویدادها عودکننده باشند. زمانی که آخرین کارزار در آگوست به پایان رسید، فوران هنوز ادامه داشت و این نشان میدهد که طول‌عمر این نوع پدیده ممکن است بیش از چند هفته باشد.
ویژگی‌های دیسک و نشانه‌های شیمیایی
مشاهدات ترکیبی VLT و JWST نشان میدهد که Cha 1107-7626 توسط یک دیسک پیرسیاره‌ای گسترده پوشیده شده است که سیلیکات‌ها و هیدروکربن‌ها را در خود دارد و از نظر ترکیب و ساختار شبیه دیسک‌های غباریِ اطراف اجرام ستاره‌ایِ جوان بهنظر میرسد. در طول فوران، جسم در طول‌موج‌های مرئی 3–6 برابر روشن‌تر شد، در ناحیهٔ نزدیکمادونقرمز تقریباً بدون تغییر باقی ماند و در میانهٔ مادونقرمز افزایش ملایمی نشان داد که نشان‌دهندهٔ گرم‌تر شدن بخش‌های درونیِ دیسک است.
داده‌های طیفی JWST همچنین نشانه‌هایی از بخار آب و تغییرات ظریف در مولکول‌های حاوی کربن را آشکار کرد؛ شواهدی که نشان میدهد فورانِ جذب، شیمیِ دیسک را تحتتأثیر قرار داده است. ویژگی‌های تابشیِ غبار به‌طور کلی ثابت مانده‌اند که دلالت دارد فوران عمدتاً گاز درونیِ دیسک را گرم و دوباره‌پردازش کرده و تغییرات بزرگ در جمعیت ذرات غبار رخ نداده است. این تفاوت بین پاسخ گاز و غبار به ما اجازه میدهد روندهای فیزیکی و شیمیایی متفاوت در لایه‌های مختلف دیسک را جدا کنیم.
جسم با جرم سیارهای Cha 1107-7626 در مجموعهٔ کاماِلون قرار دارد. اگر می‌توانستید آن را در این تصویر ببینید، دقیقاً در مرکز قرار داشت. (ESO/ Digitized Sky Survey 2)
سناریوهای شکلگیری و تفسیرها
مشاهدات بیشتر از سناریوی فروریزش مستقیم برای Cha 1107-7626 حمایت می‌کند: گره‌ای چگال در یک ابر مولکولی که تحتِ جاذبه فرو ریخته و جسمی کمجرم همراه با دیسکی پایدار و شیمی فعال پدید آورده است. این مسیرِ شکلگیری به‌شیوهٔ ستارهای می‌تواند فورانهای شبیه EXor و تابش هیدروژنیِ کانالیزه‌شدهٔ مغناطیسی را توضیح دهد. سناریوی جایگزین این است که این جسم ابتدا در مدار یک ستاره تشکیل شده و سپس بر اثر برخوردهای گرانشی از منظومهٔ مادر بیرون انداخته شده است. اگرچه این امکان وجود دارد، خروج زودهنگام به‌احتمال زیاد دیسک را تخریب می‌کرد؛ حفظ یک دیسک قابل‌توجه و فعال از نظر دینامیکی نیازمند یک اخراج نسبتاً ملایم است که این گزینه را برای این مورد خاص کم‌احتمال‌تر می‌سازد.
اگر Cha 1107-7626 و دیگر اجسام سیارهای سرگردان (FFPMOs — Free-Floating Planetary-Mass Objects) بتوانند بهصورت منفرد و جدای از یک ستارهٔ میزبان شکل بگیرند، محدودهٔ مسیرهای تولید اجرام زیرستارهای و سیارهای در عالم گسترش می‌یابد. این نتیجه پرسش‌هایی را نیز مطرح می‌کند: آیا اطراف چنین اجسامی قمرها یا سامانه‌های ماهی شکل می‌گیرند؟ فرآیندهای گرمایی و شیمیایی دیسک‌های آن‌ها چگونه تکامل می‌یابد؟ و توزیع فراوانی این اجسام در نواحی ستارهزایی چگونه است؟ بررسی این سوالات نیازمند شبیه‌سازی‌های عددی، مدلهای شیمیایی و داده‌های مشاهداتی مقایسه‌ای است.
پیامدها برای نظریههای شکلگیری سیاره و ستاره
این کشف مرز بین سیاره‌ها، کوتوله‌های قهوه‌ای و ستارگان کمجرم را مبهم می‌کند، چرا که نشان میدهد یک جسم با جرمِ سیارهای می‌تواند فیزیک جذب را بروز دهد که معمولاً به اجرامی با جرم بالاتر نسبت داده می‌شود. پیامدهای کلیدی عبارت‌اند از:
- شواهدی که نشان میدهد فروریزش هسته‌ای (core collapse) می‌تواند اجرامی با جرمهای سیارهای تولید کند و از وجود یک پیوستارِ شکلگیری از ستارگان تا سیاره‌ها پشتیبانی می‌کند.
- تأیید اینکه جذبِ کانالیزه‌شدهٔ مغناطیسی در جرمهای بسیار پایین نیز عمل می‌کند؛ این نشان میدهد میدانهای مغناطیسی حتی برای اجسامی با چند برابر جرم مشتری میتوانند رشد و تکامل را تنظیم کنند.
- امکان تأثیرگذاری فورانهای عودکنندهٔ جذب بر شیمیِ دیسک و مرحلهٔ اولیهٔ تشکیل قمرها یا سامانه‌های ماهواره‌ای اطراف FFPMOها.
پیگیری‌های بعدی در نواحی مرئی، نزدیک و میانهٔ مادونقرمز برای اندازه‌گیری دقیق مدت فوران، جست‌وجوی پریودیک بودن و نگاشت چگونگی تکامل شیمی و غبار در طول زمان ضروری است. همچنین لازم است ارتباط بین متغیرهای طیفی، خطوط تابشیِ مشخص (مانند H-alpha، خطوط هیدروژنِ بالمر و خطوط مولکولی مانند CO) و تغییرات فوتومتریکی به‌دقت بررسی شود تا مکانیسم‌های جذب بهتر فهمیده شود.
دیدگاهِ کارشناسان
دکتر لینا اورتگا، اخترفیزیکدان رصدی متخصص در اجرام کمجرم، می‌گوید: 'Cha 1107-7626 یک آزمایشگاه قابل‌تأمل است. مشاهدهٔ فورانهای شبیه EXor در جرمهای سیارهای به ما نشان میدهد که همان مکانیسم‌های فیزیکی که جذب ستارهای را هدایت می‌کنند میتوانند در مقیاس‌های بسیار کوچک‌تر نیز عمل کنند. پایش چندطولی‌موج و مطالعات پولاریمتریک می‌تواند به ما کمک کند میدان مغناطیسی و هندسهٔ دیسک را که نیروهای این رویدادها را تأمین می‌کنند محدود کنیم.'
نکتهٔ تکمیلی اینکه اندازه‌گیری‌های قطبش نوری و طیفی میتوانند توزیع ذرات و جهت‌گیری میدان مغناطیسی را نشان دهند؛ داده‌هایی که برای بازتولید دقیقِ آرایش میدان و مسیرهای جریان مواد به داخل شیء مرکزی حیاتی‌اند.
چشم‌اندازهای آینده و پیگیری‌ها
رصدهای برنامه‌ریزی‌شده با طیف‌نگارهای با وضوح بالا، نظرسنجی‌های زمان-دامنه و پیگیری‌های بیشتر با JWST کمک خواهد کرد تا مشخص شود آیا چنین فوران‌هایی در میان FFPMOها رایج‌اند و هر چند وقت یک‌بار عود می‌کنند. ابزارهای رادیویی و زیرمیلی‌متری میتوانند جرم و پویاییِ بخش‌های بیرونیِ دیسک را بررسی کنند؛ در حالی که طیف‌نگاری دقیق ممکن است نشانه‌هایی از تشکیل قمرها یا نقاط داغ موضعی که توسط جریان‌های جذب گرم می‌شوند را آشکار کند. این کشف همچنین انگیزه‌ای برای جست‌وجوی هدفمندِ اجرامی مشابه در خوشه‌ها و نواحی نزدیک ستارهزایی فراهم می‌آورد تا آمار جمعیتیِ جامعی ساخته شود.
به‌علاوه، آرایه‌های میلی‌متری و زیرمیلی‌متری مانند ALMA میتوانند ساختار سطحی و توزیع غبار را در مقیاس‌های فضایی جزئی‌تر ردیابی کنند، که این به اندازه‌گیری میزان مواد سازندهٔ قمرها و برآوردهای بهتر از جرم کل دیسک کمک می‌کند. شبیه‌سازی‌های هیدرودینامیکیِ پیوستارشکل و مدلهای شیمیای شبکه‌ای نیز برای تفسیر تغییرات ترکیب مولکولی که JWST نشان داده ضروری‌اند.
نتیجه‌گیری
فوران جذب رکوردشکن ثبت‌شده از Cha 1107-7626 نشان میدهد که اجسام سیارهای سرگردان میتوانند دوره‌های رشد سریع و ستارهمانند را تجربه کنند. این یافته استدلال را تقویت می‌کند که دست‌کم برخی از FFPMOها از طریق فروریزش مستقیم شکل می‌گیرند، فهم ما از فیزیک جذب در پایین‌ترین جرم‌ها را گسترش میدهد و راههای جدیدی را برای مطالعهٔ شیمیِ دیسک، جذبِ مغناطوسفری و محیط‌های اولیهٔ این جهان‌های سیارهای منزوی باز می‌کند. ادامهٔ رصدها و ترکیب داده‌های چندطولی‌موج با مدلهای نظری برای تکمیل تصویر فرآیندهای فیزیکی و تکاملی در این اجسام ضروری خواهد بود.
منبع: sciencealert
ارسال نظر