دانشمندان جرمی را کشف کردند که از ستاره شدن بازماند و به سیاره تبدیل شد - مجله تور یک روزه

در برخی سطوح، تشکیل ستارگان و سیارات ساده است: آن ها در جایی شکل می گیرند که ماده زیادی وجود دارد. در حالی که ماده اولیه یک ستاره ممکن است یک ابر پراکنده از گاز باشد، توزیع آن گاز کاملا یکنواخت نیست. با گذشت زمان، کشش گرانشی مناطقی که تا حدودی مواد بیشتری دارند، باز هم مواد بیشتری را به درون خود می کشد و در نهایت ماده کافی برای تشکیل یک ستاره را به همراه خواهد داشت.

یا در حالت دیگر که در بسیاری از موارد روی می دهد، بیش از یک منطقه متراکم از ماده تشکیل می شود. در موارد دیگر هم حتی یک منطقه متراکم از ماده می تواند به دو بخش تقسیم می شود. سیارات هم در جایی که چگالی بیشتر ماده وجود دارد شکل می گیرند و از طریق قرص موادی که ستاره در حال شکل گیری را تغذیه می کند، تولید می شوند.

در حالی که این فرایند می تواند در حالت کلی درست باشد اما چند مشکل هم در آن وجود دارد. برای نمونه هیچ خط تمایز واضحی بین ستاره های کوچک مانند کوتوله های قهوه ای و سیاره های عظیمی که در دسته ای با نام اَبَرمشتری (Super-Jupiter) قرار می گیرند، وجود ندارد و به نظر می رسد که شمار انگشت شماری از سیاره هایی که ما قادر به تصویربرداری مستقیم از آن ها بوده ایم، با فاصله ای دور از ستاره میزبان خود می چرخند، جایی که طبق برآوردها، نباید ماده زیادی ربای شکل گیری آن ها وجود داشته باشد.

این هفته، اخترشناسان از تصویربرداری از یک اَبَرمشتری در حال شکل گیری خبر دادند که به نظر می رسد با فاصله دور نسبت به ستاره مرکزی در حال گردش است. این تصویربرداری نشان می دهد که این سیاره فراخورشیدی احتمالا از طریق فرآیند مشابهی که معمولا ستاره ها را تولید می کند شکل می گیرد و نه از طریق فرآیندی که غول های گازی مانند مشتری را می سازد.

تأیید در داده های آرشیوی

ستاره مرکزی این منظومه ای بی ارابه ران (AB Aurigae) نام دارد که ستاره ای بسیار جوان در فاصله حدود 500 سال نوری از خورشید است. این ستاره در ابری از گاز دربر گرفته شده است که بخش هایی از آن به احتمال زیاد هنوز در حال سقوط به درون ستاره هستند. در فاصله دورتر هم ابری از غبار واقع شده است که به چند دلیل تصور می شود گزینه خوبی برای تشکیل سیاره باشد. نخست اینکه این گردوغبار از ناحیه نزدیک تر به ستاره مجزا شده است و دوم اینکه گاز موجود در دیسک داخلی در اثر کشش گرانشی به بازوهای مارپیجی تبدیل شده است.

بنابراین تیمی از پژوهشگران از تلسکوپ برای جست وجوی سیارات در ای بی ارابه ران (ای بی ممسک العنان) استفاده کردند و ظاهرا پیروز شدند یکی از آن ها را بیابند که اکنون ای بی ارابه ران بی (AB Aurigae b) نامیده می شود. این جرم فراخورشیدی تقریبا 100 واحد نجومی (AU) از ستاره مادر فاصله دارد که صد برابر فاصله زمین و خورشید و بیش از دو برابر فاصله میان خورشید و پلوتو است.

چنین فاصله ای مکان ای بی ارابه ران بی را درون حلقه غبار و در موقعیتی قرار می دهد که باید بتواند بازوهای مارپیچی را که در گاز میان غبار و ستاره دیده می شوند، ایجاد کرده باشد. این فاصله همچنین خارج از ناحیه ای خواهد بود که چگالی زیاد ماده باعث تشکیل سیاره ای طبیعی می شود.

نگاهی به آرشیو تصاویر هم نشان می دهد که پیش از این نشانه هایی وجود داشته که این سیاره فراخورشیدی برای مدتی طولانی در آن جا بوده است. این تصاویر به وضوح نشان می دهند که ای بی ارابه ران بی در حال گردش پیرامون ستاره مرکزی است.

پژوهشگران برای تعیین اینکه چه سیاره ای می تواند نور مشاهده شده از ای بی ارابه ران بی را تولید کرده باشد، از مدل سازی استفاده کردند. این مدل ها نشان می دهند که هرچند سیاره همچنان در حال رشد است، جرم آن هم اکنون حداقل 4 برابر مشتری است. یک رویکرد جایگزین برای مدل سازی هم نشان می دهد که جرم آن باید 9 برابر مشتری باشد اما در هر صورت، این سیاره فراخورشیدی قطعا در دسته اَبَرمشتری قرار می گیرد.

تصویربرداری همچنین برخی از اجسام کم نور را نشان می دهد که شبیه ای بی ارابه ران بی هستند اما حتی دورتر و در فاصله های 430 و 580 واحد نجومی قرار دارند. این ها هم ممکن است سیارات دیگری باشند اما برای تأیید این موضوع به مشاهدات بیشتری نیاز است.

آنچه روی می دهد

اما در این منظومه ستاره ای چه روی می دهد؟ در نزدیکی یک ستاره میزبان، تصور می شود که غول های گازی از تجمع یک هسته سنگی بزرگ که آغاز به کشیدن گاز به سمت خود می کند، تشکیل می شوند. این کار جرم سیاره در حال رشد را افزایش می دهد و رشد آن را بیشتر می کند. این رشد افزایش اما در نهایت قطع می شود زیرا پس از مدتی گازی که آن را تغذیه می کند، از طریق تابش ستاره جوان به بیرون رانده می شود.

اما جدای از این نوع ستاره ها که سیارات در نزدیکی آن ها شکل می گیرند، در فاصله هایی که در این منظومه ستاره ای فراخورشیدی دیده می شود، بعید است که چنین فرآیندی روی دهد. از یک سو گاز بیشتری باید برای مدت طولانی تری به اطراف هسته مرکزی بچسبد و از سوی دیگر چگالی مواد هم به مقدار کافی برای ساخت یک هسته بزرگ وجود ندارد و رشد افزایشی هرگز آغاز نمی شود.

اما فرایند پیشنهاد شده جایگزین، فرآیندی مشابه چیزی است که یک سیستم ستاره ای دوتایی را ایجاد می کند. نوسانات تصادفی در مقدار ماده، باعث تمرکز ماده در یک منطقه می شود که عملکردی مشابه با هسته سنگی دارد و چون محل شکل گیری آن از ستاره دور است، فرصتی برای ادامه فرایند رشد و تولید یک اَبَرمشتری وجود خواهد داشت.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از سیاره فراخورشیدی AB Aurigae b

Credit: NASA/ESA/Joseph Olmsted (STScI)

منبع: Ars Technica