کشف هیجان‌انگیز هابل و وب: حلقه‌ای مرموز دور وگا

تحقیقات جدید درباره دیسک زباله اطراف ستاره وگا

در فیلم ۱۹۹۷ “تماس”، که از رمان کارل سیگن در سال ۱۹۸۵ اقتباس شده است، شخصیت اصلی، دانشمند الی آررووی (با بازی جودی فاستر)، سوار بر یک کرم‌چاله ساخته شده توسط بیگانگان فضایی به ستاره وگا سفر می‌کند. او در میان طوفانی از زباله‌ها که ستاره را احاطه کرده است، ظاهر می‌شود، اما هیچ سیاره واضحی قابل مشاهده نیست. به نظر می‌رسد که فیلم‌سازان این موضوع را به درستی به تصویر کشیده‌اند.

یک تیم از ستاره‌شناسان در دانشگاه آریزونا در توسان با استفاده از تلسکوپ‌های فضایی هابل و جیمز وب، نگاهی بی‌سابقه به دیسک زباله‌ای به قطر نزدیک به ۱۰۰ میلیارد مایل که دور وگا می‌چرخد، انداخته‌اند. آندراس گاسپار، یکی از اعضای تیم تحقیقاتی، گفت: “بین تلسکوپ‌های هابل و وب، نمای بسیار واضحی از وگا به دست می‌آید. این یک سیستم مرموز است زیرا با دیگر دیسک‌های ستاره‌ای که بررسی کرده‌ایم، تفاوت دارد. دیسک وگا بسیار صاف و به طرز عجیبی هموار است.”

شگفتی بزرگ تیم تحقیقاتی این است که هیچ شواهد واضحی از یک یا چند سیاره بزرگ که در حال عبور از دیسک باشند، وجود ندارد. کیت سو، نویسنده اصلی مقاله‌ای که یافته‌های جیمز وب را ارائه می‌دهد، گفت: “این ما را وادار می‌کند تا دوباره به دامنه و تنوع سیستم‌های سیاره‌ای فکر کنیم.” تلسکوپ وب، درخشش مادون قرمز دیسکی از ذرات به اندازه شن را که دور ستاره آبی-سفید داغی که ۴۰ برابر درخشان‌تر از خورشید ما است، می‌چرخد، مشاهده می‌کند. هابل نیز هاله‌ای خارجی از این دیسک را ثبت می‌کند که ذرات آن به اندازه دود هستند و نور ستاره را منعکس می‌کنند.

توزیع گرد و غبار در دیسک زباله وگا به صورت لایه‌ای است زیرا فشار نور ستاره، ذرات کوچک‌تر را سریع‌تر از ذرات بزرگ‌تر به بیرون می‌رانَد. شایلر ولف، نویسنده اصلی مقاله‌ای که یافته‌های هابل را ارائه می‌دهد، گفت: “نوع‌های مختلف فیزیک، ذرات با اندازه‌های مختلف را در مکان‌های متفاوت قرار می‌دهند. واقعیتی که ما در حال مشاهده آن هستیم این است که اندازه‌های ذرات گرد و غبار مرتب شده‌اند و این می‌تواند به ما در درک دینامیک‌های زیرین در دیسک‌های ستاره‌ای کمک کند.”

دیسک وگا دارای یک شکاف ظریف در حدود ۶۰ واحد نجومی (AU) از ستاره است (دو برابر فاصله نپتون از خورشید)، اما در غیر این صورت، تا زمانی که در درخشش ستاره گم شود، بسیار هموار است. محققان می‌گویند این نشان می‌دهد که هیچ سیاره‌ای با حداقل جرم نپتون در حال گردش در مدارهای بزرگ، مانند سیستم خورشیدی ما وجود ندارد. سو افزود: “ما در حال مشاهده جزئیات زیادی از تنوع دیسک‌های ستاره‌ای هستیم و چگونگی ارتباط این تنوع با سیستم‌های سیاره‌ای زیرین را درک می‌کنیم. ما اطلاعات زیادی درباره سیستم‌های سیاره‌ای پیدا می‌کنیم، حتی زمانی که نمی‌توانیم سیاره‌های پنهان را ببینیم.”

او ادامه داد: “هنوز سؤالات زیادی درباره فرآیند تشکیل سیاره وجود دارد و فکر می‌کنم این مشاهدات جدید از وگا به ما در محدود کردن مدل‌های تشکیل سیاره کمک خواهد کرد.”

تنوع دیسک‌ها

ستاره‌های تازه شکل‌گرفته، مواد را از دیسک گرد و غبار و گاز که باقی‌مانده‌ای صاف از ابری است که از آن شکل می‌گیرند، جذب می‌کنند. در اواسط دهه ۱۹۹۰، هابل دیسک‌هایی را در اطراف بسیاری از ستاره‌های تازه شکل‌گرفته پیدا کرد.

دیسک‌های تشکیل سیاره: رازهای ستاره وگا

دیسک‌ها احتمالاً مکان‌های تشکیل، مهاجرت و گاهی تخریب سیارات هستند. ستاره‌های بالغی مانند وگا دارای دیسک‌های غبارآلودی هستند که به دلیل برخوردهای مکرر میان سیارک‌های در حال گردش و بقایای دنباله‌دارهای تبخیر شده غنی شده‌اند. این اجسام اولیه می‌توانند تا سن ۴۵۰ میلیون ساله وگا به حیات خود ادامه دهند (در حالی که خورشید ما تقریباً ده برابر از وگا قدیمی‌تر است). غبار موجود در منظومه شمسی ما (که به عنوان نور زودیاکال دیده می‌شود) نیز توسط اجسام کوچک با سرعتی حدود ۱۰ تن در ثانیه دوباره پر می‌شود. این غبار توسط سیارات جابجا می‌شود و این موضوع به ما یک استراتژی برای شناسایی سیارات در اطراف ستاره‌های دیگر بدون دیدن مستقیم آن‌ها می‌دهد؛ فقط با مشاهده تأثیراتی که بر روی غبار دارند.

وگا همچنان غیرمعمول است، گفت ولف. معماری سیستم وگا به طور قابل توجهی با منظومه شمسی ما متفاوت است، جایی که سیارات غول‌پیکری مانند مشتری و زحل مانع از پخش شدن غبار به شیوه‌ای که در وگا اتفاق می‌افتد، می‌شوند. برای مقایسه، ستاره‌ای نزدیک به نام فومالهاوت وجود دارد که تقریباً از نظر فاصله، سن و دما مشابه وگا است. اما معماری محیطی فومالهاوت به طور قابل توجهی با وگا متفاوت است. فومالهاوت دارای سه کمربند زباله‌ای تو در تو است. سیارات به عنوان اجسام نگهبان در اطراف فومالهاوت پیشنهاد شده‌اند که به طور گرانشی غبار را به صورت حلقه‌هایی محدود می‌کنند، هرچند که هنوز هیچ سیاره‌ای به طور قطعی شناسایی نشده است.

جورج ریکه از دانشگاه آریزونا، یکی از اعضای تیم تحقیقاتی، گفت: با توجه به شباهت‌های فیزیکی بین ستاره‌های وگا و فومالهاوت، چرا فومالهاوت به نظر می‌رسد که توانسته سیاراتی تشکیل دهد و وگا نتوانسته است؟ تفاوت چیست؟ آیا محیط اطراف ستاره یا خود ستاره این تفاوت را ایجاد کرده است؟ آنچه گیج‌کننده است این است که همان فیزیک در هر دو مورد در حال کار است.

اولین سرنخ‌ها به احتمال وجود کارگاه‌های سیاره‌سازی

وگا که در صورت فلکی تابستانی لیرا واقع شده، یکی از درخشان‌ترین ستاره‌ها در آسمان شمالی است. وگا به خاطر ارائه اولین شواهد برای وجود ماده‌ای که به دور یک ستاره می‌چرخد، افسانه‌ای شده است؛ به احتمال زیاد این ماده برای تشکیل سیارات و به عنوان مکان‌های بالقوه زندگی است. این موضوع برای اولین بار توسط ایمانوئل کانت در سال ۱۷۷۵ فرضیه‌سازی شد. اما بیش از ۲۰۰ سال طول کشید تا اولین شواهد مشاهداتی در سال ۱۹۸۴ جمع‌آوری شود. یک مازاد معماگونه از نور مادون قرمز ناشی از غبار گرم توسط ناسا و ماهواره IRAS (ماهواره نجوم مادون قرمز) شناسایی شد. این نور به عنوان یک پوسته یا دیسک از غبار که دو برابر شعاع مداری پلوتو از ستاره فاصله دارد، تفسیر شد.

در سال ۲۰۰۵، تلسکوپ فضایی مادون قرمز اسپیتزر ناسا یک حلقه از غبار در اطراف وگا را نقشه‌برداری کرد. این موضوع با مشاهدات انجام شده با تلسکوپ‌های زیرمیلی‌متری، از جمله رصدخانه زیرمیلی‌متری کالتک در ماونا کئا، هاوایی و همچنین آرایه بزرگ میلی‌متری/زیرمیلی‌متری آتاکاما (ALMA) در شیلی و تلسکوپ فضایی هابل و هیرشل (تلسکوپ فضایی آژانس فضایی اروپا) تأیید شد، اما هیچ‌یک از این تلسکوپ‌ها نتوانستند جزئیات زیادی را مشاهده کنند.

ریکه گفت: مشاهدات هابل و وب به طور مشترک جزئیات بیشتری را ارائه می‌دهند که اطلاعات کاملاً جدیدی درباره سیستم وگا به ما می‌دهند که هیچ‌کس قبلاً از آن خبر نداشت. دو مقاله (وولف و همکاران و سو و همکاران) از تیم آریزونا در مجله نجوم فیزیکی منتشر خواهند شد.