تلسکوپ‌های هابل و جیمز وب با کشف جهان‌های باستانی که اطلاعاتی حیاتی از گذشته خود را حفظ کرده‌اند، نظریه‌های شکل‌گیری سیارات در منظومه شمسی را به چالش کشیده‌اند.

ناسا با استفاده از داده‌های ترکیبی تلسکوپ‌های فضایی هابل وجیمز وبسرنخ‌های شگفت‌انگیزی درباره‌ی روزهای آغازین منظومه شمسی کشف کرده است. این تلسکوپ‌ها با مطالعه‌ی ۲۷ جرم کوچک و کم‌نور فراتر از نپتون، دریافتند که این اجرام یخی باستانی برای میلیاردها سال به شکل چشمگیری بدون تغییر باقی مانده‌اند. اندازه‌ی غیرمنتظره و تعداد کمتر این اجرام، نظریه‌های فعلی درباره‌ی تشکیل سیارات را به چالش می‌کشد.

کشف اسرارآمیز اجرام فرانپتونی

برای نخستین بار، اخترشناسان داده‌های تلسکوپ‌های فضایی هابل و جیمز وب را با هم ترکیب کردند تا اجرام فرانپتونی (TNOs)، یعنی اجرام کوچک یخی که در فاصله‌ی دور از خورشید، فراتر از مدار نپتون در حرکتند، را بررسی کنند. این پژوهشگران ۲۷ جرم ناشناخته را کشف کردند که اندازه‌ی آن‌ها بسیار کوچک‌تر از حد انتظار بود و رنگ‌هایشان شباهت زیادی به اجرام بزرگ‌تر در همان مناطق داشت. این یافته‌ها، سناریوهای رایج شکل‌گیری سیارات را زیر سؤال می‌برد. این اجرام بیش از ۱۰۰ میلیون بار کم‌نورتر از اجرام قابل مشاهده با چشم غیرمسلح هستند و تشخیص آن‌ها بسیار دشوار است.

نمای هنری کمربند کویپر و اجرام فراتر از نپتون

جهان‌های باستانی: شاهدی از دوران اولیه منظومه شمسی

دانشمندان بر این باورند که سیارات از تجمع تدریجی ذرات غبار و سنگریزه به اجرام بزرگ‌تر آغاز شدند و با گذشت زمان، این مواد اجسامی به اندازه‌ی شهرها را تشکیل دادند که بهسیارک‌هامعروفند. اما در فراتر از نپتون، بسیاری از اینجهان‌های باستانیبه رشد کامل نرسیدند و به صورت اجرام کوچک‌تر باقی ماندند، بدین ترتیب شواهدی از نخستین دوره‌ی شکل‌گیری منظومه شمسی را حفظ کردند. محققان با ترکیب مشاهدات هابل (نور مرئی) و جیمز وب (نور فروسرخ)، رنگ، اندازه‌ی تقریبی و مدار این اجرام را بررسی کردند. رنگ‌ها به ویژه اطلاعات ارزشمندی درباره‌ی ترکیب شیمیایی سطح اجرام ارائه می‌دهند.

• جیمز وب از جایی از فضا که چیزی دیده نمی‌شود یک سیگنال دریافت کرد؛ دانشمندان سردرگم‌اند
• کشف یک دنیای مرموز یخی که سال‌ها از دید بشر پنهان بود؛ احتمالا ششمین سیاره کوتوله منظومه شمسی
• منظومه شمسی ما ممکن است 100 برابر سریع‌تر از آنچه فکر می‌کردیم نابود شود

اجرام یخی «گرم» و «سرد» و حفظ ویژگی‌های سطحی

محققان بر دو دسته‌ی متمایز از اجرام فرانپتونی تمرکز کردند: اجرام «سرد» و اجرام «گرم» که به رفتار مداری آن‌ها اشاره دارد. اجرام سرد در مناطقی که شکل گرفته‌اند باقی مانده‌اند و مسیرهای نسبتاً دایره‌ای در اطراف خورشید را دنبال می‌کنند. اجرام گرم تاریخچه‌ی پرفرازونشیب‌تری داشته‌اند و در اوایل شکل‌گیریمنظومه شمسیبا تغییر موقعیت سیارات غول‌پیکر، از مدار اورانوس و نپتون به بیرون رانده شده‌اند. با وجود این تفاوت‌های دراماتیک، هر دو دسته شباهت‌های غیرمنتظره‌ای نشان دادند. حتی کوچک‌ترین اجرام نیز ویژگی‌های سطحی مشابه با همتایان بزرگ‌تر خود را حفظ کرده‌اند.

پلوتو و آروکوت؛ نمونه‌هایی از جهان‌های یخی دوردست

پیش از این، تصور می‌شد اجرام فرانپتونی کوچک‌تر، به دلیل برخوردهای مکرر طی میلیاردها سال، تغییرات قابل توجهی در سطح خود نشان دهند. با این حال، اجرام تازه کشف‌شده همان روابط رنگی مشاهده‌شده در میان اجرام بزرگ‌تر را به نمایش گذاشتند. این امر نشان می‌دهد که برخوردها کمتر از آنچه انتظار می‌رفت، سطوح آن‌ها را تغییر داده‌اند یا سطوح آن‌ها حتی پس از برخوردها، ترکیب اصلی خود را حفظ می‌کنند. آناستازیا مورگان، دانشجوی دکترا در دانشگاه آریزونای شمالی، اظهار داشت: فکر می‌کنید با ضربه خوردن و خرد شدن، ترکیب سطح تغییر می‌کند و رنگ متفاوتی برای اجرام فرانپتونی کوچک در مقایسه با اجرام بزرگ‌تر مشاهده خواهید کرد. بنابراین، این که کوچک‌ترین اجرام چگونه تاریخچه‌ی شکل‌گیری خود را «به یاد می‌آورند» و حفظ می‌کنند، بسیار جذاب است.

جیمز وب و پازل کمبود سیارک‌های بسیار کوچک

تلسکوپ فضایی جیمز وب بخش دیگری از این پازل را تکمیل کرد. مشاهدات آن به دانشمندان امکان داد تا توزیع اندازه‌ی اجرام را بررسی کرده و شباهت غیرمنتظره‌ای بین دو جمعیت اجرام فرانپتونی سرد و گرم کشف کنند. این امر نشان می‌دهد که فرآیندهای مسئول ایجاد سیارک‌ها ممکن است در محیط‌های مختلف به روشی مشابه عمل کرده باشند. ماریل ادواردو، دانشجوی دکترا از دانشگاه ویکتوریا، بیان کرد که جالب است که فرآیند تشکیل سیارک‌ها، توزیع اندازه‌ی یکسانی را برای هر دو جمعیت سرد و گرم تولید می‌کند، با وجود اینکه در مناطق متفاوتی از منظومه شمسی اولیه شکل گرفته‌اند.

همچنین، محققان کمبود غیرمنتظره‌ای از اجرام فرانپتونی بسیار کوچک را در مقایسه با پیش‌بینی‌های برخی مدل‌های فعلی شکل‌گیری سیارات شناسایی کردند. این تلسکوپ قدرتمند ناسا توانایی کشف ۲۷ جرم فوق‌العاده کم‌نور را داشت؛ یکی از آن‌ها چنان کم‌نور بود که کشف آن شبیه دیدن یک دسته‌ی کوچک از کرم‌های شب‌تاب روی ماه از زمین بود. کوچک‌ترین جرم اندازه‌اش تنها ۵ کیلومتر بود که تقریباً پنج برابر کوچک‌تر از اجرام قابل تشخیص با حساس‌ترین تلسکوپ‌های زمینی است. این یافته‌ها پنجره‌ی جدیدی را به سوی جمعیت کمتر کاوش‌شده‌ای از بقایای باستانی منظومه شمسی گشوده‌اند.