سیاره‌های سنگی می‌توانستند فقط صد میلیون سال پس از بیگ‌بنگ متولد شوند

اولین سیاره‌های سنگی جهان ممکن است بسیار زودتر از حد تصور شکل گرفته باشند؛ شاید تنها صد میلیون سال پس ازبیگ‌بنگ.

شبیه‌سازی کامپیوتری جدیدی نشان می‌دهد که انفجار برخی از نخستین ستاره‌های پرجرم جهان می‌توانسته توده‌های منزوی و غنی از غبار و عناصری مانند آهن و کربن ایجاد کند؛ موادی که برای شکل‌گیری عناصر سازنده سیاره‌ها ضروری هستند. در این شبیه‌سازی، آن‌قدر مواد اولیه سنگی تولید شد که بالقوه برای ساخت چندین سیاره‌ی هم‌اندازه با زمین کافی بود. در منظومه‌ی ستاره‌ای شبیه‌سازی‌شده همچنین آب نیز وجود داشته است و احتمالاً کمی بعد می‌توانسته به سطح سیاره‌ها راه پیدا کند.

دانیل وِیلن، اخترشناس دانشگاه پورتسموث انگلستان، می‌گوید: «دنیاهای زیست‌پذیر، دست‌کم روی کاغذ، می‌توانسته‌اند میلیاردها سال زودتر از آنچه پیش‌تر تصور می‌کردیم شکل بگیرند؛ حتی پیش از آنکه نخستین کهکشان‌ها شکل گرفته باشند. این شبیه‌سازی‌ها ما را واقعاً به خاستگاه حقیقی حیات در جهان می‌برند.»

پژوهشگران پیش‌تر با استفاده از شبیه‌سازی‌های کامپیوتری در مقیاس بزرگ تلاش کرده بودند زمان شکل‌گیری سیاره‌ها را مشخص کنند. در این شبیه‌سازی‌ها بررسی می‌شد که چه زمانی عناصر سنگین، مانند کربن، اکسیژن و آهن، به اندازه کافی در جهان انباشته شده‌اند تا امکان شکل‌گیری سیاره‌های سنگی فراهم شود.

اما وِیلن و همکارانش تصمیم گرفتند نواحی غنی‌تر از عناصر سنگین را در کیهان اولیه با جزئیات بیشتری بررسی کنند؛ یعنی میدان‌های آوار به‌جامانده از انفجار نخستین ستاره‌های غول‌پیکر جهان به‌صورت ابرنواختر. اخترشناسان تصور می‌کردند از آنجایی که این نواحی نسبت به میانگین جهان عناصر سنگین بیشتری داشته‌اند، ممکن است توانسته باشند بسیار زودتر از سایر نقاط جهان از شکل‌گیری سیاره‌ها پشتیبانی کنند.

پژوهشگران در شبیه‌سازی‌های خود، تکامل آوارهای حاصل از نوعی ابرنواختر موسوم به «ابرنواختر ناپایداری جفتی» را دنبال کردند؛ رویدادی که می‌تواند عناصری سنگین با جرمی معادل صد برابر جرم خورشید تولید کند. شبیه‌سازی‌ها نشان دادند که این آوارها با گاز موجود در کیهان اولیه درهم می‌آمیزند و در نهایت فرو می‌ریزند و ستاره‌ای کوچک و جدید را شکل می‌دهند که با یک قرص غبارآلود احاطه شده است.

پژوهشگران درون این قرص، خرده‌سیاره‌ها را یافتند؛ اجرام سنگی کوچکی با ابعادی از چند متر تا چند کیلومتر که بذر و پیش‌ساز سیاره‌ها محسوب می‌شوند. نکته جالب اینکه برخی از این خرده‌سیاره‌ها در فاصله‌ای مناسب از ستاره شکل گرفتند که امکان وجود آب مایع را فراهم می‌کرد.

جارت جانسون، اخترفیزیک‌دان آزمایشگاه ملی لوس آلاموس در نیومکزیکو که در پژوهش مشارکت نداشته است، می‌گوید: «این مطالعه نشان می‌دهد که تقریباً از همان آغاز جهان ممکن است شرایط لازم برای شکل‌گیری حیات فراهم بوده باشد. البته صرف شکل‌گیری سیاره‌ها به معنای وجود حیات نیست، اما مواد اولیه‌ی لازم تقریباً در نخستین زمان ممکن در حال فراهم‌شدن بوده‌اند.»

وِیلن می‌گوید: «پیدا کردن یکی از آن‌ها کاملاً امکان‌پذیر است.» او و همکارانش اکنون در حال شبیه‌سازی مرحله بعدی رشد خرده‌سیاره‌ها هستند تا ببینند در نهایت چه نوع سیاره‌هایی از آن‌ها شکل می‌گیرد. آن‌ها همچنین می‌خواهند بررسی کنند که در اطراف نوع دیگری از ابرنواختر که تصور می‌شود در کیهان اولیه رایج‌تر بوده است، چه اتفاقی رخ می‌دهد.

بااین‌حال، حتی همین نتایج اولیه نیز اخترشناسان را به طرح پرسش‌های تازه‌ای واداشته است.

جانسون می‌گوید: «فکر می‌کنم این پژوهش پنجره‌ای تازه به سوی این پرسش باز می‌کند که در بیش از ۱۳ میلیارد سالی که از شکل‌گیری نخستین سیاره‌ها گذشته است، چه اتفاقاتی ممکن است رخ داده باشد. این مطالعات نشان می‌دهند که احتمالاً باید با دقت بیشتری به این موضوع فکر کنیم.»

یافته‌های پژوهش در نشریهAstrophysical Journal Lettersمنتشر شده است.