یک تصویر هنری از برخورد دو آستروئید در فومالفاو. (ناسا، ESA، STScI، رالف کراوفورد/STScI)
فقط برای دومین بار در تاریخ، برخوردی بین دو آستروئید در اطراف یک ستارهٔ بیگانه که فاصلهای بیش از مرزهای منظومه خورشیدی ندارد، مشاهده شد.
آن ستاره فومالفاو است، نوزاد کیهانی با سنی تنها ۴۴۰ میلین سال که هنوز توسط دیسکی از باقیماندههای شکلگیریاش احاطه شده است. در فاصلهٔ ۲۵ سال نوری، فومالفاو یک آزمایشگاه عالی برای مطالعهٔ فرایندهای دیسکی است که پیشدرآمدهای تشکیل سیارات میباشند.
اکنون، تلسکوپ فضایی هابل رویدادی را آشکار کرده که ممکن است یکی از این فرایندها باشد: دو قطعه سنگ، هر کدام بهطور تخمینی حدود ۶۰ کیلومتر (۳۷ مایل) قطر دارند. اگر این دو بههم نمیخاسته بودند، این بذرهای ریز میتوانستند به سیاراتی تبدیل شوند که به دور ستاره میچرخند.
مرتبط: چیزی در حال تغییر شکل دیسک اطراف یکی از روشنترین ستارگان آسمانمان
“بدون شک این اولین باری است که من یک نقطهٔ نور را که از هیچجا در یک سامانهٔ فراسیارهای ظاهر میشود، دیدهام”، میگوید اخترشناس پل کالاس از دانشگاه کالیفرنیا، برکلی.
“این نقطه در تمام تصاویر قبلی ما از هابل وجود نداشت، که به این معناست که ما تازه شاهد یک برخورد شدید بین دو جسم بزرگ و یک ابر آشغال عظیم بودهایم، چیزی که در منظومهٔ خورشیدی خودمان امروز دیده نمیشود. شگفتانگیز!”
این اولین باری نیست که فومالفاو در معرض چنین رخدادی قرار میگیرد. در سال ۲۰۰۴، اخترشناسان یک جسم روشنمانند در مدار آن شناسایی کردند. مشاهدات پیگیری شامل تصاویر مستقیم گرفتهشده در سال ۲۰۱۲ بهنظر میرسید که این را تأیید میکرد. غازی گازی فرضی، فومالفاو ب، حتی نامی – داگون – دریافت کرد.
اما با انجام مشاهدات جدید در سال ۲۰۱۴، داگون بهطور کامل از بین رفت. اخترشناسان نتیجه گرفتند بهترین توضیح برای ناپدید شدن این جسم این است که هرگز سیارهای نبوده، بلکه یک ابر گرد و غبار روشن و در حال گسترش بوده که از برخورد خشونتآمیز بین دو آستروئید نتیجه شده است.
در سال ۲۰۲۳، هنگامی که هابل دوباره به فومالفاو نگاه کرد تا ببیند آیا این ستارهٔ عجیب کارهای دیگری انجام میدهد، مشاهده شد که یک تودهٔ نور در نزدیکی ستاره ظاهر شده بود که بهنظر شبیه به داگون بود.
“با این مشاهدات، هدف اولیهٔ ما پایش فومالفاو ب بود، که ابتدا فکر میکردیم یک سیاره است”، میگوید اخترشناس جیسون وانگ از دانشگاه نورثوسترن.
“ما تصور کردیم نور روشن فومالفاو ب است، زیرا این منبع شناختهشده در سامانه است. اما پس از مقایسهٔ دقیق تصاویر جدید با تصاویر قبلی، متوجه شدیم نمیتواند همان منبع باشد. این هم هیجانانگیز بود و هم ما را دچار سردرگمی کرد.”
کالاس و همکارانش این توده را «فومالفاو cs2» نامگذاری کردند، به معنای «منبع پیرامونستارهای ۲»؛ در حالی که داگون به «فومالفاو cs1» تغییر نام داده شد. آرام باشد، داگون.
“فومالفاو cs2 دقیقاً شبیه یک سیارهٔ فراسیارهای است که نور ستاره را بازتاب میدهد”، کالاس توضیح میدهد. “آنچه از مطالعهٔ cs1 یاد گرفتیم این است که یک ابر گرد و غبار بزرگ میتواند بهصورت یک سیاره برای سالها پنهان بماند. این یک نکتهٔ هشداردهنده برای مأموریتهای آینده است که قصد دارند سیارات فراسیارهای را از طریق نور بازتابشده شناسایی کنند.”
بر پایهٔ مشاهدات هابل، همراه با مشاهدات قبلی تغییراتی که cs1 نشان داده بود، پژوهشگران محاسبه کردند که هر دو ابر احتمالاً نتیجهٔ برخورد بین اجسام کوچک و هماندازه هستند. بهطور جالب، هر دو در موقعیتی مشابه در حاشیهٔ دیسک فومالفاو رخ دادهاند.
“نظریهٔ قبلی پیشبینی میکرد که یک برخورد هر ۱۰۰٬۰۰۰ سال یا بیشتر رخ میدهد. اینجا، در ۲۰ سال، ما دو برخورد مشاهده کردیم”، کالاس میگوید.
“اگر یک فیلم از ۳٬۰۰۰ سال گذشته داشته باشید و آن را بهگونهای سرعت دهید که هر سال یک کسری از ثانیه باشد، تصور کنید در این مدت چندین روشنایی میبینید. سامانهٔ سیارهای فومالفاو با این برخوردها میدرخشد.”
یک برخورد – یک نقطهٔ دادهٔ منفرد – نشان میدهد که این اتفاق میتواند در شرایط خاصی که رخ داده، اتفاق بیفتد. یک برخورد دوم، یک دنیای جدید میگشاید. یک برخورد دوم به شما آمار میدهد.
“جنبهٔ هیجانانگیز این مشاهده این است که به پژوهشگران اجازه میدهد هم اندازهٔ اجسام درگیر را برآورد کنند و هم تعداد آنها در دیسک را تعیین کنند؛ اطلاعاتی که بهدست آوردن آنها از طریق سایر روشها تقریباً غیرممکن است”، میگوید اخترشناس مارک ویات از دانشگاه کمبریج در انگلستان.
“برآوردهای ما نشان میدهد که سیارکهای کوچکی که برای ایجاد cs1 و cs2 نابود شدند، فقط حدود ۳۷ مایل (۶۰ کیلومتر) قطر دارند و ما استنتاج میکنیم که حدود ۳۰۰ میلیون چنین شیئی در سامانهٔ فومالفاو میچرخند.”
محیط مستقیم ستاره بدون شک جالب است. سایر مشاهدات اخیر نشان دادهاند که دیسک دارای شکافهای دایرهای است – نشانهای از این که چیزی در حال پاکسازی آشغالهاست، شاید یک سیارهٔ در حال تشکیل که مسیر خود را پاک میکند. با این حال، خود سیارات هنوز کشف نشدهاند.
در همین حال، مشاهدات ژویست (JWST) در سال ۲۰۲۳ یک گرهٔ بزرگ گرد و غبار در همان حلقهٔ بیرونی که cs1 و cs2 در آن ظاهر شدند، نشان داد. اخترشناسان در آن زمان این را به یک برخورد دیگر نسبت دادند، هرچند این تفسیر هنوز تأیید نشده است.
اگرچه فومالفاو بسیاری از سؤالها را بر میانگیزد که هنوز پاسخی برای آنها نیافتهایم، تصویر پیداشده پیشنهادی از یک محیط پویا ارائه میدهد که میتواند نشانهای از تشکیل اولیه سیارات باشد.
“این سامانه یک آزمایشگاه طبیعی برای بررسی رفتار سیارکهای کوچک هنگام برخورد است، که به نوبه خود به ما میگوید از چه موادی ساخته شدهاند و چگونه شکل گرفتهاند”، میگوید ویات.
پژوهشگران به استفاده از هر دو تلسکوپ هابل و ژویست برای نظارت بر cs2 ادامه خواهند داد تا ببینند این در سالهای آینده چگونه تکامل مییابد.
“ما در طول زمان تغییرات شکل، درخشندگی و مدار cs2 را رصد خواهیم کرد”، کالاس میگوید. “احتمال دارد که cs2 بهتدریج به شکل بیضیوار یا شبیه به دنبالهدار تبدیل شود، چرا که ذرات گرد و غبار تحت فشار نور ستاره بهسوی بیرون رانده میشوند.”
تحقیقات در Science منتشر شدهاند.