9 دقیقه
Cha 1107-7626، یک سیارهٔ آزاد یا «سرگردان» در صورت فلکی چمِئون، در حال تجربهٔ دوره‌ای از رشد شدید است؛ فرآیندی که اخترشناسان آن را با نرخِ تقریباً شش میلیارد تن در ثانیه ثبت کردند. این جرم که بین پنج تا ده برابر جرم مشتری برآورد می‌شود و در فاصلهٔ حدود 620 سال نوری قرار دارد، شواهد تازه‌ای به دست داده است که نشان میدهد بعضی اجرام با جرم سیارهای ممکن است از مسیرهایی شبیهِ تشکیل ستاره شکل بگیرند.
رصدها و ابزارها: چگونه این لحظهٔ نادر دیده شد
این کشف بر پایهٔ طیف‌نگاری‌هایی است که با تلسکوپ بسیار بزرگ رصدخانهٔ اروپایی جنوبی (ESO VLT) در شیلی انجام شد. تیم تحقیقاتی با استفاده از طیف‌نگار X-shooter افزایش ناگهانی روشنایی و امضاهای طیفی مرتبط با فرآیند آکرتسیون (infall) را ثبت کردند. داده‌های VLT با آرشیو SINFONI و مشاهدات فروسرخ میانی از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) ترکیب شد تا تغییرات در شیمی دیسک و جریانِ مواد به‌صورت چندطولی طیفی دنبال شود.
طیف‌نگاری ابزاری است که شرایط فیزیکی گاز و گردوغبار در حال سقوط را نمایش میدهد؛ پروفیل خطوط، اضافه‌شدن پیوسته (continuum excess) و ویژگیهای مولکولی نشان میدهد چه مقدار جرم وارد جسم مرکزی می‌شود و چگونه جریان مواد هدایت می‌شود. بین اوایل 2025 تا اوت 2025 تیم تحقیق یک جهش سریع در نرخ آکرتسیون را ثبت کردند، تقریباً هشت برابر بیشتر از چند ماه قبل که به اوج شش میلیارد تن در ثانیه رسید — نرخی بی‌سابقه برای یک جرم با جرم سیارهای.
فوران آکرتسیون چه چیزهایی دربارهٔ مسیرهای تشکیل می‌گوید؟
فوران‌های آکرتسیون در اجرام ستاره‌ای جوان مانند پروتوسارها رایج است؛ جایی که فروپاشی گرانشی و فرایندهای مغناطیسی مواد را از دیسکِ پیرامون به سوی هستهٔ مرکزی هدایت می‌کنند. دیدن پدیده‌ای مشابه در Cha 1107-7626 نشان میدهد که مکانیزم‌های تشکیل در جرمهای کمجرم و ستاره‌ها تا حدودی هم‌پوشانی دارند. آلسکز شولز از دانشگاه سنت اندروز، یکی از نویسندگان مقاله، به طور خلاصه پرسید: آیا سیارات سرگردان پایین‌ترین سرِ طیف تشکیل ستاره‌ها هستند یا سیاراتی که از سامانههای ستاره‌ای رانده شده‌اند؟ این فورانِ قدرتمند که رفتارِ ستاره‌مانند داشت، پشتیبانی قوی برای این ایده فراهم می‌آورد که دست‌کم بخشی از اجرام با جرم سیارهای به‌صورت مستقیم از فروپاشی ابری گازی شکل گرفته‌اند.
مقایسهٔ طیف‌هایی که پیش و در طول فوران گرفته شد، نشان داد شیمی دیسک تغییر کرده است: خطوط بخار آب در طول دورهٔ آکرتسیون ظاهر شدند در حالی که پیش از آن دیده نمی‌شدند. چنین تغییرات شیمیایی گذرایی شبیه رفتار اطراف ستاره‌های جوان است؛ زمانی که گرما و شوک‌ها مولکول‌ها را از ذرات گردوخاک آزاد می‌کنند و نشانه‌های شیمیایی کوتاه‌مدتی ایجاد می‌شود. کشف بخار آب در دیسک یک جرم با جرم سیارهای در طول فوران، جدید و مهم است و نشان میدهد دیسک‌های پیرامون این اجرام میتوانند در زمان کوتاهی دگرگون شوند.
نقش میدانهای مغناطیسی و مکانیکِ آکرتسیون
یکی از نتایج چشمگیر، شواهدی است که نشان میدهد میدانهای مغناطیسی ممکن است در هدایت مواد به سوی Cha 1107-7626 نقش داشته باشند — فرآیندی که پیش‌تر در ستارگان تی تاوری کلاسیک به‌خوبی شناخته شده بود اما برای اجرام با جرم سیارهای به‌طور قطع تأیید نشده بود. کانالیزه شدن توسط میدانهای مغناطیسی نشانه‌های طیفی خاصی تولید میکند و می‌تواند فروپاشی با سرعتِ بالا را در امتداد خطوطِ میدان ایجاد کند؛ این روند مواد را روی ناحیهٔ کوچکی متمرکز میکند و نقاط داغ آکرتسیونِ روشنی پدید می‌آورد. اگر اجرام کمجرم بتوانند میدانهای مغناطیسی به‌قدر کافی قوی تولید کنند، ممکن است دوره‌های متناوب و شدیدی از آکرتسیون را تجربه کنند که شبیه به ستارگان جوان است.
وجود آکرتسیون کنترل‌شده توسط میدانهای مغناطیسی مرزهای طبقه‌بندی ستاره و سیاره را در مراحل اولیه تار میکند و پیشنهاد میدهد که یک پیوستار از فرایندهای تشکیل و تکامل اولیه در گسترهٔ وسیعی از جرم‌ها وجود دارد. برای اخترفیزیکدانان و نظریه‌پردازانِ تشکیل ستاره، این یافته مدل‌هایی را به چالش می‌کشد که تشکیل سیاره و تشکیل ستاره را به‌طور کامل جدا در نظر می‌گیرند.
چگونه می‌توان میدان مغناطیسی را اثبات کرد؟
- ثبت خطوط قطبیدهٔ طیفی که نشان‌دهندهٔ اثر Zeeman باشند.
- تحلیل سرعت‌های سقوط و پروفیل خطوط هیدروژن که فرمِ آکرتسیونِ مغناطیسی را نشان میدهد.
- مطالعات نورسنجی با زمان‌بندی دقیق برای آشکارسازی نقاط داغ چرخان و تناوب‌های مرتبط با میدان‌ها.
قابلیت ردیابی جمعیت سیارات سرگردان و آیندهٔ رصدها
سیارات سرگردان ذاتاً کم‌نور هستند و یافتنشان کار مشکلی است؛ این کشف بر حساسیت طیف‌نگارهای امروزی و نیز زمان‌بندی خوش‌شانسِ وقوع یک فوران متکی بوده که روشنایی جرم را به شکل قابل‌توجهی افزایش داد. تلسکوپ‌های آینده، به‌ویژه تلسکوپ فوق‌العاده بزرگ ESO (ELT) با آینهٔ 39 متری، توانایی ما در کشف و مشخصه‌یابی اجرام جداافتاده و کم‌نور را به‌طور چشمگیری افزایش خواهد داد. طیف‌نگاری با تفکیک بالا و اپتیک سازگار (AO) روی ELT امکان مطالعهٔ مستقیم نشانگرهای آکرتسیون، شاخص‌های مغناطیسی و شیمی دیسک را برای نمونه‌های بزرگ‌تری از سیارات سرگردان فراهم میکند.
این تصویر فروسرخ (VISTA) موقعیت آسمانی Cha 1107-7626 را نشان میدهد؛ جرم به صورت یک نقطه در مرکز قاب قرار دارد. اعتبار: ESO/Meingast و همکاران.
بینش کارشناسان و اهمیت علمی این رویداد
«یافتن یک جسم با جرم سیارهای که رفتار ستارهٔ جوان را نشان میدهد، نحوهٔ طبقه‌بندی و مطالعهٔ اجرام زیرستاره‌ای را تغییر میدهد،» دکتر مایا پاتل، اخترفیزیکدان در موسسهٔ علوم سیارات برون‌خورشیدی، توضیح میدهد. «این رویداد نشان میدهد که آکرتسیون اپیزودیک و فرایندهای مغناطیسی تا جرمهای بسیار پایین نیز عمل می‌کنند. با تلسکوپ‌های نسل بعدی می‌توانیم بسنجیم آیا Cha 1107-7626 نمونه‌ای معمول است یا یک استثنای شدید.»
دیدگاه نظریه‌پردازان
برای نظریه‌پردازان، موارد زیر باید در مدل‌ها گنجانده شود:
- پدیدهٔ آکرتسیون سریع و انفجاری حتی در جرمهای معادل چند برابر مشتری،
- امکان تولید میدان مغناطیسی قوی در اجرام بسیار کمجرم،
- تغییرات شیمیایی گذرا در دیسک‌ها، از جمله آزادسازی بخار آب در طول رویدادهای گرمایی.
این مولفه‌ها به نفع یک دیدگاه ترکیبی است که در آن برخی اجرام جرم‌سیاره‌ای به‌صورت نسخه‌های کوچک‌شدهٔ تشکیل ستاره شکل می‌گیرند، در حالی که دیگران داخل سامانههای سیارهای متولد شده و سپس بیرون رانده می‌شوند.
پیامدها برای مطالعات جمعیتی و استراتژی‌های جستجو
اگر بخشی از جمعیت سیارات سرگردان از مسیرهای ستاره‌مانند شکل گرفته باشند، توزیع جرم، سن و ترکیبات شیمیایی این جمعیت باید بازبینی شود. رصدهای آینده باید شامل:
- نظارت چندطولی بر اجرام شناختهشده برای شناسایی فوران‌های آکرتسیون،
- مطالعات طیفی میان‌و فروسرخ برای دنبال کردن تغییرات شیمیایی،
- جستجوی شاخص‌های مغناطیسی و قطبش طیفی به‌منظور بررسی نقش میدان‌ها در فرایند آکرتسیون باشد.
ELT، جیمز وب و رصدخانه‌های زمینی با طیف‌نگارهای حساس و قابلیت‌های تصویربرداری پیشرفته، یک پنجرهٔ جدید برای شمارش و طبقه‌بندی سیارات سرگردان باز خواهند کرد و میتوانند مشخص کنند چه کسری از آن‌ها مسیرهای ستاره‌مانند را گذرانده‌اند.
روش‌ها و محدودیت‌های فعلی
در حالی که نتایج روشن و هیجان‌انگیزند، باید احتیاط کرد: نرخ آکرتسیون گزارش‌شده مبتنی بر مشاهدات طیفی در بازهٔ محدود زمانی است و تفسیرها وابسته به مدل‌هایی است که پروفیل خطوط و تابش پیوسته را می‌سازند. چالش‌ها شامل تعیین دقیق جرمِ جسم، نرخِ چرخش، و هندسهٔ دیسک است. همچنین منبع دقیق تأمین مواد آکرتسیون — آیا از دیسک محلی است یا جریان‌های محیطی بزرگ‌تر — هنوز نیازمند داده‌های بیشتر است.
راهکارهای آینده برای حل ابهامات
- اندازه‌گیری قطعی‌تر جرم با استفاده از رصدهای طولانی‌مدت و تکنیک‌های دینامیکی،
- نظارت همزمان چندباند از رادیو تا پرتو ایکس برای پیگیری انرژی آزادشده در فوران‌ها،
- شبیه‌سازی‌های هیدرودینامیکی-مغناطیسی (MHD) برای بازتولید شرایط مشاهدهشده و محدود کردن پارامترهای مدلِ آکرتسیون.
چه چیز بعدی را باید انتظار داشت؟
نظارت پیوسته روی Cha 1107-7626 و گسترش نمونهٔ اجرامی که به‌طور مستقیم بر آثار آکرتسیون نظارت می‌شوند، کلید پاسخ به این سوالات است: آیا فوران‌های آکرتسیون در دورهٔ ابتدایی زندگی این اجرام شایع است؟ آیا شیمی دیسک‌ها به‌سرعت تغییر میکند؟ چه سهمی از جمعیت سیارات سرگردان حاصلِ شکلگیری مستقیم است؟ با ترکیب مشاهدات JWST، VLT و در آینده ELT، می‌توانیم پاسخ‌های قوی‌تری بیابیم.
این تصویر نورِ مرئی (Digitized Sky Survey 2) موقعیت آسمانی Cha 1107-7626 را نشان میدهد. سیاره در این قاب قابل مشاهده نیست اما موقعیت آن دقیقاً در مرکز است. اعتبار: ESO/ Digitized Sky Survey 2.
Cha 1107-7626 یک تصویر نادر و ارزشمند از رشد شدید در جرمهای سیارهای ارائه داده است. نرخِ ثبت‌شدهٔ آکرتسیون، نقش احتمالی میدانهای مغناطیسی و ظهور موقت بخار آب در دیسک همه نشان‌دهندهٔ مسیرهای تشکیل ستاره‌مانند در برخی از اجرام کم‌جرم‌اند. پیگیری چندطولی و بهره‌گیری از تلسکوپ‌های قدرتمند آینده، راه را برای فهم بهترِ تولد و تکامل این دنیاهای سرگردان هموار خواهد کرد.
منبع: scitechdaily
ارسال نظر