شاهکار بی‌مانند جیمز وب از درخشان‌ترین ستاره‌های آسمان/ عکس

تصویری جدید از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) چشم‌اندازی خیره‌کننده از کمربندهای آوار دور یک ستاره نزدیک به دانشمندان داده است. مانند کمربند سیارکی در منظومه شمسی ما، این حلقه‌های سنگ خردشده و یخ می‌توانند چگونگی شکل‌گیری منظومه‌های سیاره‌ای را آشکار کنند.

دیسک‌های آوار دور فم‌الحوت می‌گردند؛ ستاره‌ای که از خورشید جوان‌تر و بزرگ‌تر است و حدود ۲۵ سال نوری با آن فاصله دارد. فم‌الحوت یکی از پرنورترین ستاره‌های آسمان شب، در صورت فلکی جنوبی ماهی جنوبی (Piscis Austrinus) می‌درخشد. درحالی‌که پیش‌تر دو کمربند حول فم‌الحوت رصد شده بود، تصویر جدیدی که در ژورنال Nature Astronomy منتشر شده است، نشان می‌دهد که سه کمربند حول این ستاره می‌چرخد.

«آلیشا واین‌برگر» (Alycia Weinberger)، اخترشناس انستیتوی علم کارنگی در واشینگتن دی.سی. که در پژوهش اخیر نقشی نداشته است، می‌گوید: «فکر نمی‌کنم کسی بتواند این تصویر را ببیند و نگوید: اوه این شاهکار است.»

فم‌الحوت بسیار گرم‌تر از خورشید ما و ۱۵ برابر نورانی‌تر است. در فاصله ۲۵ سال نوری از زمین، هیدروژن را با چنان نرخ عجیبی می‌سوزاند که تنها یک میلیارد سال عمر خواهد داشت؛ حدود ده درصد عمر ستاره ما

فم‌الحوت در میان اخترشناسان مشهور است، چون صاحب یکی از اولین حلقه‌هایی است که خارج از منظومه شمسی رصد شد. در دهه ۱۹۸۰، اخترشناسان با استفاده از ماهواره اخترشناسی فروسرخ به‌طور شانسی کمربندهای آواری دور تعدادی ستاره مشهور به چهار شگفت‌انگیز را پیدا کردند: فم‌الحوت، کرکس نشسته (Vega)، بتا سه‌پایه (Beta Pictoris) و اپسیلون جوی (Epsilon Eridani).

سومین کمربند کشف‌شده دور ستاره فم‌الحوت

تلسکوپ فضایی قدرتمند جیمز وب کمربند میانی را دور این ستاره آشکار کرد که پیش‌تر دیده نشده بود. این حلقه‌ها احتمالاً با میدان‌های گرانشی سیاره‌های دیده‌نشده ایجاد شده‌اند.

منظومه فم‌الحوت توجه بیشتری را در سال ۲۰۰۸ به خود جلب کرد؛ زمانی که اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل چیزی شبیه به یک سیاره بزرگ را دور آن کشف کردند. فم‌الحوت b اولین سیاره فراخورشیدی بود که به‌طور مستقیم در نور مرئی رصد می‌شد. اما در رصدهای بعدی ناپدید شد تا اینکه در سال ۲۰۲۰، «آندراس گاسپار» (András Gáspár) از دانشگاه آریزونا پژوهشی را سرپرستی کرد که در آن مشخص شد جسم کشف‌شده احتمالاً ابری از غبار بود که از برخورد دو جرم کوچک‌تر ایجاد شده است.

گاسپار سال‌ها منتظر بوده است تا با JWST، بزرگ‌ترین تلسکوپ فضایی تاریخ، نگاهی دقیق‌تر به فم‌الحوت بیندازد. او در سال ۲۰۱۶ شروع به طراحی برنامه‌ای برای رصد ستاره با ابزار فروسرخ میانی (MIRI) تلسکوپ کرد. تلسکوپ بالاخره در کریسمس سال ۲۰۲۱ پرتاب شد و در اکتبر ۲۰۲۲، گاسپار فرصت پیدا کرد تا از فم‌الحوت بازدید کند.

فم‌الحوت b (درون کادر سفید)، چیزی که گمان می‌رفت سیاره فراخورشیدی بزرگی باشد، در ۲۰۰۸ با تلسکوپ فضایی هابل در نور مرئی رصد شد. هرچند تلسکوپ جیمز وب آن را در فروسرخ میانی ندید و احتمالاً ابری از غبار بود که از برخورد دو سیاره کوچک ایجاد شده است

گاسپار می‌گوید: «این تصویری بسیار متفاوت با چیزی است که فرض می‌کردیم خواهیم دید. واقعاً هیجان‌انگیز است. ما شاهد یک سیستم بسیار فعال دینامیک و بسیار پیچیده هستیم.»

بقایای فضایی

حول خورشید، کمربند سیارکی و کمربند کویپر در دوردست شامل بقایای منظومه شمسی هستند؛ سیارک‌ها، دنباله‌دارها، خرده‌سیاره‌ها و دیگر آوارهای تصادفی که جایی در سیاره‌ها پیدا نکرده‌اند. باید دیسک‌های آواری دور هزاران ستاره دیگر نیز وجود داشته باشند؛ اما رصد کمربندهای خرده‌سنگ‌های فضایی در دوردست کار ساده‌ای نیست.

MIRI نور فروسرخ میانی را می‌گیرد که چشم انسان قادر به دیدن آن نیست. این نوع نور برای رصد غبار کاربرد خوبی دارد. تلسکوپ‌های فضایی قبلی نیز ابزارهای فروسرخ میانی داشتند، اما دریچه MIRI بسیار بزرگ‌تر است؛ یعنی می‌تواند نور بیشتری را جمع کند و اجرام کم‌نورتر را نشان دهد.

گاسپار می‌گوید: «این بی‌سابقه است. من فکر نمی‌کنم که چیزی شبیه به این را بتوانیم در طول دوران حرفه‌ای من ببینیم. این واقعاً فرصتی است که در هر نسل فقط یک بار نصیب اخترشناسان می‌شود.»

با استفاده از MIRI، گاسپار و همکارانش دیدند که منظومه فم‌الحوت نه فقط یک دیسک درونی مانند کمربند سیارکی و یک دیسک بیرونی مانند کمربند کویپر، بلکه یک کمربند فازی میانی نیز دارد. شکاف بین حلقه‌ها و همچنین موقعیت ناهماهنگشان می‌تواند نشانی از این باشد که سیاره‌هایی دیده‌نشده دور ستاره می‌گردند و کوچک‌تر از آن هستند که قابل رصد باشند.

«سامانتا لاولر» (Samantha Lawler)، اخترشناس دانشگاه رجینا در کانادا که نقشی در پژوهش اخیر نداشته است، می‌گوید: «بسیار جالب است که بالاخره می‌توانیم تمام ساختار درونی کمربند غبار اصلی را ببینیم که دیگر تلسکوپ‌ها نتوانسته بودند ببینند، پس من واقعاً هیجان‌زده‌ام. می‌توانم زمان زیادی را صرف دیدن آن تصویر کنم.»

او می‌گوید که کمربند میانی یک غافلگیری بود، چون تصاویر قبلی هیچی آنجا نشان نداده بودند.

پیش از تصویر JWST از فم‌الحوت، تلسکوپ‌های دیگر تنها می‌توانستند کمربند بیرونی را ببینند؛ مانند این تصویر ۲۰۱۲ از رصدخانه فضایی هرشل آژانس فضایی اروپا

هزاران منظومه منحصربه‌فرد

یافته‌ها موجب هیجان اخترشناسانی شده‌اند که منتظر امکانات جدید JWST بوده‌اند. مک‌گرگور می‌گوید: «شگفت‌انگیز است که کیفیت داده‌ها را ببینیم و به چیزهای علمی جدید دیگری که می‌توانیم انجام دهیم، فکر کنیم.»

گاسپار برنامه‌های دیگری برای رصدهای آینده JWST از دیسک‌های آوار ستاره‌های کرکس نشسته و اپسیلون جوی دارد. او می‌گوید: «هیچ‌کدام از دیسک‌ها واقعاً به‌خوبی رصد نشده‌اند و ما می‌دانیم که آن‌ها وجود دارند، پس باید تکلیف آن منظومه‌ها را برای اولین‌بار مشخص کنیم.» فهمی بهتر از دیسک‌های آوار دور ستاره‌ها می‌تواند برای فهم چگونگی شکل‌گیری منظومه‌های سیاره‌ای حیاتی باشد.

واین‌برگر می‌گوید: «چیزی که خیلی خیلی دوست داریم بفهمیم این است که سیاره‌ها کجا شکل می‌گیرند؟ چقدر دورتر از ستاره‌شان می‌توانند شکل بگیرند؟ چقدر نزدیک به ستاره‌شان می‌توانند شکل بگیرند؟ ما عقیده داریم که می‌توانیم با دیدن ساختار دیسک‌ها به این اطلاعات دست پیدا کنیم.»

با نقشه‌برداری از کمربندهای سنگ و یخ اطراف ستاره‌ها، دانشمندان می‌توانند فهمی بهتری از این نیز پیدا کنند که منظومه شمسی ما یک ساختار متداول بوده یا چیزی عجیب و منحصربه‌فرد اینجا رخ داده است.

واین‌برگر می‌گوید: «تابه‌حال، ۵٬۰۰۰ سیاره فراخورشیدی دیگر کشف شده‌اند و بسیاری از آن‌ها در منظومه‌هایی هستند که شبیه منظومه شمسی ما به‌نظر نمی‌رسند.»