تلسکوپ جیمز وب نشانه‌های برخورد دنیاهایی هم‌اندازه مریخ را پیدا کرد
تلسکوپ فضایی جیمز وب نشانه‌هایی از برخورد و نابودی جهان‌های هم‌اندازه مریخ کشف کرد. دانشمندان بر این باورند که یکی از مهم‌ترین رخدادهای دوران آغازین منظومه شمسی، برخورد عظیم زمین جوان با جرمی تقریباً هم‌اندازه مریخ به نام تیا بوده است. این برخورد احتمالاً حجم…
خلاصه تحلیلی خبر
تلسکوپ فضایی جیمز وب نشانه‌هایی از برخورد و نابودی جهان‌های هم‌اندازه مریخ کشف کرد. دانشمندان بر این باورند که یکی از مهم‌ترین رخدادهای دوران آغازین منظومه شمسی، برخورد عظیم زمین جوان با جرمی تقریباً هم‌اندازه مریخ به نام تیا بوده است. این برخورد احتمالاً حجم…
موضوعات اصلی: پشتیبانی شبکه، دیسک‌های، بقایای، سیلیس، شدید، بسیار
تلسکوپ فضایی جیمز وب نشانه‌هایی از برخورد و نابودی جهان‌های هم‌اندازه مریخ کشف کرد.
دانشمندان بر این باورند که یکی از مهم‌ترین رخدادهای دوران آغازین منظومه شمسی، برخورد عظیم زمین جوان با جرمی تقریباً هم‌اندازه مریخ به نام تیا بوده است. این برخورد احتمالاً حجم بسیار زیادی از سنگ‌ها را تبخیر کرد و مقادیر گسترده‌ای از مواد را به فضا پرتاب کرد. بخشی از این بقایا در نهایت در کنار یکدیگر قرار گرفتند و ماه را ساختند؛ جرمی که ناسا در برنامه آرتمیس قصد دارد بار دیگر انسان‌ها را به سطح آن بازگرداند. این برنامه همچنین با هدف آماده‌سازی مأموریت‌های آینده به مریخ و ترسیم مسیر تازه‌ای برای اکتشافات فضایی دنبال می‌شود.
آن برخورد باستانی تغییرات بنیادینی در زمین ایجاد کرد. اکنون اخترشناسان با بهره‌گیری از تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا، منظومه‌های ستاره‌ای جوانی را بررسی می‌کنند که به نظر می‌رسد رویدادهایی مشابه و بسیار خشن را تجربه می‌کنند. پژوهشگران با مطالعه این منظومه‌ها می‌توانند میزان انرژی آزادشده در برخوردها را برآورد کنند و اطلاعات بیشتری درباره شکل‌گیری و تکامل سیارات سنگی به دست آورند. نتایج این پژوهش اول اکتبر در نشریه The Astrophysical Journal منتشر شد.
وب سراغ دیسک‌های بقایای نادر و بسیار شدید رفت
مواد پیرامون یک ستاره در طول زمان تغییرات چشمگیری پیدا می‌کنند. ستاره‌های جوان در ابتدا دیسکی پیش‌سیاره‌ای، غنی از گاز، دارند که سیارات در حال شکل‌گیری می‌توانند درون آن قرار داشته باشند. با بالغ‌تر شدن منظومه، این محیط به دیسکی از بقایا تبدیل می‌شود که مقدار گاز موجود در آن بسیار کمتر است.
تلسکوپ فضایی اسپیتزر ناسا که اکنون از فعالیت خارج شده، طی سال‌های فعالیت خود این دیسک‌های بقایا را بررسی کرد و نوعی گروه غیرمعمول به نام دیسک‌های بقایای شدید را شناسایی کرد. این منظومه‌ها مقدار بسیار زیادی غبار گرم در نزدیکی ستاره خود دارند؛ ناحیه‌ای که تقریباً با محدوده مدار سیارات سنگی در منظومه شمسی ما مطابقت دارد.
کیت سو از مؤسسه علوم فضایی در بولدر ایالت کلرادو، هدایت گروهی از اخترشناسان را بر عهده داشت که با استفاده از تلسکوپ وب این منظومه‌های غیرعادی را با جزئیات بیشتری بررسی کردند.
مدل‌های نظری نشان می‌دهند دیسک‌های بقایای شدید باید نسبتاً فراوان باشند، اما مشاهدات تصویر متفاوتی ارائه می‌دهند. بر اساس داده‌های به‌دست‌آمده تاکنون، دانشمندان تخمین می‌زنند تنها حدود یک درصد از ستاره‌های جوان نشانه‌های قابل مشاهده این مرحله را نشان می‌دهند. احتمال دارد منظومه شمسی خودمان نیز در دوران شکل‌گیری چنین مرحله‌ای را پشت سر گذاشته باشد.
با وجود نادر بودن این منظومه‌ها، پژوهشگران نمونه‌ای شامل ۲۱ دیسک بقایای شدید گردآوری کردند. پنج مورد از آرشیو مشاهدات اسپیتزر انتخاب شد و ۱۶ مورد با تلسکوپ وب بررسی شد. از میان نمونهXNET، ۱۲ دیسک برای نخستین بار مشاهده شدند و چهار دیسک نیز در قالب مشاهدات تکمیلی منظومه‌هایی بررسی شدند که پیش‌تر اسپیتزر آنها را مطالعه کرده بود.
کیت سو گفت
این نخستین بار است که تعداد کافی از این منظومه‌ها را در کنار هم قرار داده‌ایم تا واقعاً بتوانیم این زیرگروه را که دیسک‌های بقایای شدید می‌نامیم، درک کنیم. پیش از تلسکوپ وب اطلاعات بسیار محدودی داشتیم. می‌دانستیم این دیسک‌ها عجیب هستند و تفاوت زیادی با دیسک‌های سرد و معمولی بقایا، مانند وگا و فم‌الحوت، دارند. اکنون که داده‌های بیشتری در اختیار داریم، می‌توانیم مشخص کنیم این دیسک‌ها چه نقشی در شکل‌گیری و تکامل سیارات دارند.
غبار ماهیت برخوردهای سیاره‌ای را آشکار می‌کند
پژوهشگران سه ویژگی اصلی را در دیسک‌های بقایای شدید تأیید کردند. دانه‌های غبار آنها از ذرات موجود در دیسک‌های پیش‌سیاره‌ای یا دیسک‌های معمولی‌تر بقایا کوچک‌تر هستند، غلظت غبار گرم در آنها به شکل غیرعادی بالاست و روشنایی آنها نیز در طول زمان به صورت نامنظم تغییر می‌کند. تلسکوپXNET و اسپیتزر این ویژگی‌ها را از طریق طیف‌های فروسرخ میانی آشکار کردند.
برای مشخص کردن عامل احتمالی این ویژگی‌های غیرمعمول، پژوهشگران مواد معدنی موجود در دیسک‌ها را بررسی کردند. نتایج نشان داد این منظومه‌ها را می‌توان در دو گروه کلی قرار داد: دیسک‌های غنی از سیلیس و دیسک‌های فقیر از سیلیس.
در زمین، شیشه‌های آتشفشانی مانند ابسیدین نمونه‌ای از مواد غنی از سیلیس هستند. در مقابل، کانی فورستریت که سیلیس کمتری دارد، در برخی سواحل هاوایی به شکل دانه‌های ماسه سبزرنگ دیده می‌شود.
میزان سیلیس موجود در یک دیسک می‌تواند اطلاعات مهمی درباره برخوردی که بقایای آن را ایجاد کرده ارائه دهد. این تفاوت همچنین ممکن است به توضیح علت تغییرات شدیدتر روشنایی فروسرخ در برخی از این دیسک‌ها کمک کند.
اگنس کوشپال از رصدخانه کونکولی در بوداپست مجارستان و یکی از نویسندگان پژوهش گفت
دیدن تابش فروسرخ میانی این دیسک‌ها و ویژگی‌های طیفی زیبای آنها با تلسکوپ وب، که به ما اجازه داد ترکیب آنها را شناسایی کنیم، برای من هیجان‌انگیزترین بخش کار بود. هیچ راه دیگری برای مطالعه مستقیم این پیش‌سیاره‌ها نداریم، زیرا اندازه آنها بیش از حد کوچک است.
جهان‌های هم‌اندازه مریخ ممکن است با یکدیگر برخورد کرده باشند
تقریباً یک‌سوم دیسک‌های بررسی‌شده غنی از سیلیس هستند. پژوهشگران معتقدند این منظومه‌ها احتمالاً پس از برخوردهایی بسیار پرانرژی میان اجرام هم‌اندازه مریخ شکل گرفته‌اند. چنین برخوردهایی قدرت کافی برای تبخیر بخش قابل‌توجهی از مواد سنگی را داشته‌اند.
دو سوم دیگر دیسک‌ها سیلیس کمتری دارند. به نظر می‌رسد این گروه حاصل برخوردهایی با انرژی پایین‌تر باشند؛ از جمله برخوردهای گذری میان اجرام تقریباً هم‌اندازه ماه.
پژوهشگران همچنین تفاوت سنی مهمی میان این دو گروه پیدا کردند. دیسک‌های غنی از سیلیس تاکنون تنها اطراف ستاره‌هایی با سن کمتر از ۳۰۰ میلیون سال شناسایی شده‌اند. در مقابل، دیسک‌های فقیر از سیلیس در اطراف ستاره‌هایی با دامنه بسیار گسترده‌تری از سن دیده می‌شوند و معمولاً تغییرات شدیدتری در روشنایی دارند.
گروه پژوهشی احتمال می‌دهد این نوسان روشنایی ناشی از تکامل سریع بقایای تازه ایجادشده باشد. تغییرات در مدار مواد، همراه با برخوردهای بیشتر، می‌تواند باعث افزایش و کاهش روشنایی فروسرخ در گذر زمان شود.
این یافته‌ها شاید به دانشمندان کمک کند تاریخ منظومه شمسی خودمان را نیز بازسازی کنند؛ منظومه‌ای که احتمال دارد بیش از یک مرحله از دیسک بقایای شدید را پشت سر گذاشته باشد.
کیت سو گفت
شکل‌گیری سیارات سنگی و تکامل سیارات غول‌پیکر، بخشی از داستان گسترده‌تر شکل‌گیری منظومه شمسی هستند. همه اینها در واقع یک داستان واحد را تشکیل می‌دهند. پژوهش ما درباره دیسک‌های بقایای شدید کمک می‌کند تصویر کلی آنچه اکنون درباره این فرایند می‌دانیم، کنار هم قرار گیرد.
سرنخ‌هایی از برخوردی که ماه را ساخت
شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای نشان می‌دهند سیارات سنگی، از جمله زمین، باید در چند صد میلیون سال نخست پس از آغاز شکل‌گیری یک منظومه شمسی پدید آمده باشند.
این بازه زمانی با سن دیسک‌های بقایای شدید غنی از سیلیس که تاکنون مشاهده شده‌اند مطابقت دارد. این موضوع همچنین با برآوردهایی سازگار است که نشان می‌دهند زمین و ماه حدود ۱۰۰ میلیون سال پس از شکل‌گیری خورشید به وجود آمده‌اند و احتمالاً ماه در نتیجه برخورد زمین با جرمی هم‌اندازه مریخ شکل گرفته.
دانشمندان همچنین علاقه‌مندند بدانند آیا خورشید در گذشته مرحله‌ای از دیسک بقایای شدید فقیر از سیلیس را پشت سر گذاشته است یا خیر. اگر دیسک‌های قدیمی‌تر فقیر از سیلیس و دوره‌های ظاهراً تصادفی تغییر روشنایی فروسرخ آنها در نتیجه ناپایداری مداری شکل گرفته باشند، این الگو می‌تواند با فرضیه بمباران سنگین پسین در منظومه شمسی ما سازگاری داشته باشد.
بر اساس این سناریو، سیارات غول‌پیکر از موقعیت‌های اولیه خود جابه‌جا شدند. حرکت آنها مدار اجرام کوچک‌تر را برهم زد و مجموعه‌ای از برخوردهای فاجعه‌بار را به راه انداخت. نتیجه این فرایند، دوره‌های کوتاهی با حجم بسیار زیادی از غبار بود؛ شرایطی شبیه آنچه اخترشناسان اکنون در دیسک‌های بقایای شدید مشاهده می‌کنند.
آتیلا مور از رصدخانه کونکولی و یکی از نویسندگان پژوهش گفت
البته هنوز چیزهای زیادی درباره این دیسک‌ها نمی‌دانیم. انتظار داریم در میان دیسک‌های بقایای شدید قدیمی‌تر، هیچ سامانه غنی از سیلیس پیدا نشود. در نمونه ما فقط سه دیسک شرایط سنی لازم را دارند و مشاهده نمونه‌های بیشتری از این منظومه‌ها می‌تواند برای تأیید فرضیه ما بسیار مفید باشد.
تلسکوپ فضایی جیمز وب مهم‌ترین رصدخانه فضایی جهان برای تحقیقات علمی به شمار می‌رود. وب در حال حل معماهای منظومه شمسی، بررسی جهان‌های دوردست پیرامون ستاره‌های دیگر و مطالعه ساختارها و خاستگاه‌های اسرارآمیز جهان و جایگاه انسان در آن است.
برای ارزیابی پایداری، امنیت و نگهداری این زیرساخت، راهنمای پشتیبانی شبکه را نیز مطالعه کنید.