فاش‌شدن راز وِگا: آیا این ستاره سیاره‌ای نداره؟

کاوش‌های نو درباره‌ی حلقه‌ی زباله‌ی ستاره‌ی وِگا

تو فیلم سال ۱۹۹۷، “تماس”، که از یک رمان نوشته‌ی کارل سیگن در ۱۹۸۵ گرفته شده، نقش اصلی، دانشمند الی آروِی (با بازی جودی فاستر)، با سوار شدن بر یک کرم‌چاله که توسط موجودات فضایی ساخته شده، به سمت ستاره‌ی وگا سفر می‌کنه. اون وسط یه طوفان زباله ظاهر میشه که ستاره رو احاطه کرده، اما هیچ سیاره‌ی مشخصی دیده نمیشه. انگار سازندگان فیلم، این موضوع رو درست و حسابی تصویر کردن.

یه گروه از ستاره‌شناس‌ها در دانشگاه آریزونا در توسان، با استفاده از تلسکوپ‌های فضایی هابل و جیمز وب، به دیسک زباله‌ای که حدود صد میلیارد مایل قطر داره و دور وِگا می‌چرخه، یه نگاه بی‌نظیر انداختن. “آندراس گاسپار”، یکی از اعضای تیم تحقیقاتی، گفت: “بین تلسکوپ‌های هابل و وب، ما یه دید خیلی واضحی از وِگا به دست آوردیم. این یه سیستم مرموزه، چون با بقیهٔ دیسک‌های ستاره‌ای که بررسی کردیم فرق داره. دیسک وِگا خیلی صافه و به طرز عجیبی هموار.”

چیزی که تیم تحقیقاتی رو خیلی تعجب‌زده کرد، این بود که هیچ نشانه‌ی قطعی‌ای از وجود یه یا چند سیاره‌ی بزرگ که دارن از داخل دیسک رد میشن، وجود نداره. “کیت سو”، نویسنده‌ی اصلی مقاله‌ای که یافته‌های جیمز وب رو ارائه میده، گفت: “این موضوع ما رو مجبور می‌کنه که دوباره به حیطه‌ی گسترده و تنوع سیستم‌های سیاره‌ای فکر کنیم.” تلسکوپ وب، درخشندگی فروسرخ دیسکی از ذرات اندازه‌ی شن رو که دور این ستاره‌ی آبی-سفید داغ می‌چرخه و ۴۰ برابر از خورشید خودمون روشن‌تره، می‌بینه. هابل هم یه هاله‌ی بیرونی از این دیسک رو ضبط می‌کنه که ذراتش اندازه‌ی دود هستن و نور ستاره رو بازتاب میدن.

پخش شدنِ گرد و غبار تو دیسک زباله‌ی وِگا لایه‌لایه است، چون فشار نور ستاره، ذرات کوچیک‌تر رو سریع‌تر از ذرات بزرگ‌تر به بیرون می‌رونه. “شایلر ولف”، نویسنده‌ی اصلی مقاله‌ای که یافته‌های هابل رو ارائه میده، گفت: “انواع مختلفی از فیزیک باعث میشن ذرات با اندازه‌های متفاوت، تو مکان‌های مختلفی قرار بگیرن. چیزی که ما داریم می‌بینیم اینه که اندازه‌ی ذرات گرد و غبار مرتب شده، و این می‌تونه به ما کمک کنه که دینامیک‌های پنهان توی دیسک‌های ستاره‌ای رو درک کنیم.”

دیسک وِگا یه شکاف ظریفی حدود ۶۰ واحد نجومی (AU) از ستاره داره (دو برابر فاصله‌ی نپتون تا خورشید)، اما در غیر این صورت، تا جایی که توی درخشش ستاره گم میشه، خیلی همواره. محققان میگن که این نشون میده هیچ سیاره‌ای با حداقل جرم نپتون که توی مدار‌های بزرگ گردش کنه، مثل منظومه‌ی شمسی خودمون، وجود نداره. سو اضافه کرد: “ما داریم جزئیات زیادی از تنوع دیسک‌های ستاره‌ای رو می‌بینیم و درک می‌کنیم که چطوری این تنوع به سیستم‌های سیاره‌ای زیرین مرتبطه. ما اطلاعات زیادی درباره‌ی سیستم‌های سیاره‌ای پیدا می‌کنیم، حتی وقتی نمی‌تونیم سیاره‌های پنهان رو ببینیم.”

اون ادامه داد: “هنوز سوالای زیادی درباره‌ی روند شکل‌گیری سیاره وجود داره و فکر می‌کنم این مشاهدات جدید از وِگا به ما کمک می‌کنه که مدل‌های شکل‌گیری سیاره رو محدود کنیم.”

تنوع دیسک‌ها

ستاره‌های تازه‌متولد شده، مواد رو از داخل دیسکِ گرد و غبار و گاز، که یه باقیمانده‌ی صاف از ابریه که ازش شکل گرفتن، جذب می‌کنن. اواسط دهه‌ی ۱۹۹۰، هابل دیسک‌هایی رو دور خیلی از ستاره‌های تازه‌متولد شده پیدا کرد.

دیسک‌های تشکیل‌دهنده‌ی سیاره: راز‌های ستاره‌ی وِگا

دیسک‌ها احتمالا مکان شکل‌گیری، مهاجرت و گاهی تخریب سیارات هستن. ستاره‌های بالغی مثل وِگا دیسک‌های غبارآلودی دارن که به خاطر برخوردهای مکرر بین سیارک‌های در حال گردش و بقایای دنباله‌دارهای تبخیر شده، غنی شدن. این اجسام اولیه می‌تونن تا سن ۴۵۰ میلیون ساله‌ی وِگا به حیاتشون ادامه بدن (در حالی که خورشید ما تقریباً ده برابر از وِگا پیرتره). غبار موجود توی منظومه‌ی شمسی خودمون (که به‌عنوان نور زودیاکال دیده میشه) هم توسط اجسام کوچیک با سرعتی حدود ۱۰ تن در ثانیه دوباره پر میشه. این غبار توسط سیاره‌ها جابه‌جا میشه، و این موضوع به ما یه استراتژی می‌ده که بتونیم سیاره‌ها رو دور ستاره‌های دیگه شناسایی کنیم، بدون اینکه مستقیما اون‌ها رو ببینیم؛ فقط با مشاهده‌ی تأثیراتی که روی غبار دارن.

وِگا همچنان غیرمعموله، ولف گفت. ساختار سیستم وِگا خیلی با منظومه‌ی شمسی خودمون فرق داره، جایی که سیارات غول‌پیکری مثل مشتری و زحل، از پخش شدن غبار به شکلی که تو وِگا اتفاق می‌افته، جلوگیری می‌کنن. برای مقایسه، یه ستاره‌ی نزدیک به اسم فومالهاوت هست که تقریباً از نظر فاصله، سن و دما شبیه وِگاست. اما معماری محیطی فومالهاوت خیلی با وِگا فرق داره. فومالهاوت سه کمربند زباله‌ی تو در تو داره. سیارات به عنوان چیزای نگهبان دور فومالهاوت پیشنهاد شدن که به صورت گرانشی غبار رو به شکل حلقه‌هایی محدود می‌کنن، هرچند که هنوز هیچ سیاره‌ای به طور قطعی شناسایی نشده.

جورج ریکه از دانشگاه آریزونا، که یکی از اعضای تیم تحقیقاتی‌ست، گفت: با توجه به شباهت‌های فیزیکی بین ستاره‌های وِگا و فومالهاوت، چرا فومالهاوت به نظر می‌رسه که تونسته سیاراتی تشکیل بده، ولی وِگا نتونسته؟ فرقش چیه؟ آیا محیط اطراف ستاره یا خود ستاره این تفاوت رو ایجاد کرده؟ چیزی که گیج‌کننده است اینه که همون فیزیک تو هر دو مورد داره کار می‌کنه.

اولین سرنخ‌ها به احتمال وجود کارگاه‌های سیاره‌سازی

وِگا که تو صورت فلکی تابستونی لیرا قرار داره، یکی از درخشان‌ترین ستاره‌ها تو آسمون شمالیه. وِگا به‌خاطر ارائه‌ی اولین شواهد برای وجود ماده‌ای که دور یه ستاره می‌چرخه، افسانه‌ای شده؛ به احتمال زیاد این ماده برای تشکیل سیارات و به‌عنوان مکان‌های احتمالی زندگی‌ست. این موضوع برای اولین بار توسط ایمانوئل کانت تو سال ۱۷۷۵ فرضیه‌سازی شد. اما بیشتر از ۲۰۰ سال طول کشید تا اولین شواهدِ مشاهده‌ای تو سال ۱۹۸۴ جمع‌آوری بشه. یه نور اضافه و مرموز از نور فروسرخ، که از غبار داغ ناشی می‌شد، توسط ناسا و ماهواره‌ی IRAS (ماهواره‌ی نجوم فروسرخ) شناسایی شد. این نور به‌عنوان یه پوشش یا دیسک از غبار تفسیر شد که دو برابر شعاع مداری پلوتو از ستاره فاصله داشت.

تو سال ۲۰۰۵، تلسکوپ فضایی فروسرخ اسپیتزر ناسا یه حلقه از غبار دور وِگا رو نقشه‌برداری کرد. این موضوع با مشاهداتی که با تلسکوپ‌های زیرمیلی‌متری انجام شد، از جمله رصدخانه‌ی زیرمیلی‌متری کالتک تو ماونا کئا، هاوایی و همچنین آرایه‌ی بزرگ میلی‌متری/زیرمیلی‌متری آتاکاما (ALMA) در شیلی و تلسکوپ‌های فضایی هابل و هرشل (تلسکوپ فضایی آژانس فضایی اروپا) تأیید شد، اما هیچکدوم از این تلسکوپ‌ها نتونستن جزئیات زیادی رو مشاهده کنن.

ریکه گفت: مشاهدات هابل و وب با هم جزئیات بیشتری رو ارائه می‌دن که اطلاعات کاملا جدیدی درباره‌ی سیستم وِگا به ما میدن که هیچ‌کس قبلا ازش خبر نداشت. دو مقاله (وولف و همکاران و سو و همکاران) از تیم آریزونا تو مجله‌ی نجوم فیزیکی منتشر خواهند شد.