کشف منظومه‌ای عجیب با سه ستاره که قرص پیش‌سیاره‌ای خود را پاره کرده است
تیمی از ستاره‌شناسان، نخستین شواهد مستقیم را در یک منظومه با سه ستاره شناسایی کرده‌اند که نشان می‌دهد گروه‌های ستاره‌ای می‌توانند قرص پیش‌سیاره‌ای خود را پاره کرده و حلقه‌هایی کج از گاز و غبار ایجاد کنند.
پژوهش‌های تازه نشان می‌دهد که سیاره‌های فراخورشیدی، ممکن است در حلقه‌هایی کج‌شده، پیرامون چندین ستاره شکل بگیرند. این مطالعه به کمک تلسکوپ بسیار بزرگ (VTL) رصدخانه‌ی جنوبی اروپا (ESO) و آرایه‌ی بسیار بزرگ آتاکاما (ALMA) انجام شده است.
صفحه‌ی مداری سیاره‌ها
منظومه‌ی شمسی ما به شکل چشمگیری مسطح است و همه‌ی سیاره‌ها در یک صفحه در حال چرخش پیرامون خورشید هستند. اما این موضوع همیشه درباره‌ی قرص تشکیل‌دهنده‌ی سیاره‌ها صادق نیست؛ به ویژه زمانی که سیاره اطراف چندین ستاره شکل می‌گیرد. مانند GW Orionis که در مطالعه‌ی اخیر بررسی شد. این سامانه که در صورت فلکی جبار قرار گرفته و تنها ۱۳۰۰ سال نوری با ما فاصله دارد، دارای سه ستاره و یک دیسک تغییر شکل یافته و از هم گسسته است.
«استفان کراوس» (Stefan Kraus) استاد اخترفیزیک دانشگاه اکستر انگلستان، که سرپرست این مطالعه است، در این زمینه می‌گوید: «تصاویر ما یک نمونه‌ی شدید را نشان می‌دهد که دیسک به هیچ وجه صاف نیست بلکه تاب خورده و دارای یک حلقه‌ی نامرتب است که از دیسک پیش‌سیاره‌ای جدا شده است. این حلقه‌ی جداشده در بخش درونی دیسک و نزدیک به سه ستاره قرار گرفته است.»
بر اساس مطالعه‌ی انجام شده، این حلقه‌ی درونی غباری به جرم ۳۰ برابر زمین را د ربر می‌گیرد که می‌تواند برای تشکیل سیاره‌ها کافی باشد. «الکساندر کرپلین» (Alexander Kreplin) عضو تیم این پژوهش گفت: «هر سیاره‌ای که در این حلقه‌ی نامرتب تشکیل شود، در مداری کاملا شیب پیرامون ستاره خواهد گشت. ما پیش‌بینی می‌کنیم که در تلاش‌های آینده برای تصویربرداری سیاره‌ها، از جمله به کمک تلسکوپ بسیار بزرگ اروپایی (Extremely Large Telescope) که اواخر دهه‌ی ۲۰۲۰ میلادی آغاز به کار خواهد کرد، بسیاری از سیاره‌ها در مدار مورب و با فاصله‌ی زیاد نسبت به ستاره کشف شود.»
از آنجا که بیش از نیمی از ستاره‌های آسمان، با یک یا چند همراه متولد می‌شوند، ممکن است شمار ناشناخته‌ای از سیاره‌های فراخورشیدی وجود داشته باشند که در مدارهای بسیار شیب و دور پیرامون ستاره‌های خود می‌چرخند.
نمای رصد شده از منظومه‌ی GW Orionis (سمت راست) و شبیه‌سازی رایانه‌ای حلقه‌ها (سمت چپ)
Credit: ESO/L. Calçada, Exeter/Kraus et al.
ابزارهای گوناگون رصد
برای رسیدن به این نتیجه‌گیری، دانشمندان GW Orionis را از سال ۲۰۰۸ به مدت بیش از ۱۱ سال رصد کردند. آنان از ابزار AMBER و سپس از ابزارهای GRAVITY در تداخل‌سنج تلسکوپ بزرگ اروپایی (VLT) رصدخانه‌ی جنوبی اروپا (ESO) که نور را از چندین تلسکوپ این مجموعه تداخل می‌دهد، استفاده کردند تا رقص گرانشی این سه ستاره را مطالعه کرده و مدارهای آن‌ها را بررسی کنند.
«آلیسون یانگ» (Alison Young) از دانشگاه‌های اکستر (Exeter) و لستر (Leicester) در این‌باره گفت: «ما دریافتیم که سه ستاره در یک صفحه نمی‌چرخند و مدار آن‌ها نسبت به یکدیگر و نسبت به قرص پیش‌سیاره‌ای ناهماهنگ است.»
دانشمندان همچنین این سامانه را با استفاده از ابزار SPHERE در تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) و آلما (ALMA) در شیلی بررسی شد و توانستند از حلقه‌ی درونی آن تصویربرداری و نبود انطباق آن را تأیید کنند. علاوه بر این، به کمک این ابزار آن‌ها برای نخستین بار سایه‌ای را که این حلقه بر روی دیسک می‌اندازد، مشاهده کردند تا شکل سه‌بعدی حلقه و دیسک را دریابند.
شبیه‌سازی رایانه‌ای
این تیم بین‌المللی که شامل پژوهشگرانی از انگلستان، بلژیک، شیلی، آمریکا و فرانسه است، مشاهده‌های خود را با شبیه‌سازی رایانه‌ای ترکیب کردند تا آنچه را برای این سامانه رخ داده بهتر کشف کنند. آن‌ها توانستند ناهماهنگی‌های رصد شده را با نظریه‌ی «اثر پارگی دیسک» (Disc-Tearing Effect) پیوند دهند که نشان می‌دهد کشش متضاد سه ستاره در صفحه‌های مختلف می‌تواند باعث کج شدن قسمت‌های مختلف دیسک پیش‌سیاره‌ای و از هم گسستن آن شود. در زیر تصویری شبیه‌سازی شده از قرص پیش‌سیاره‌ای این سامانه‌ی ستاره‌ای را می‌بینید.
شبیه‌سازی‌های انجام شده نشان داد که نبودن انطباق در مدار سه ستاره می‌تواند باعث شکسته شدن دیسک اطراف آن‌ها به حلقه‌های جداگانه شود و این دقیقا همان چیزی بود که مشاهده‌ها تأیید می‌کرد. همچنین شکل مشاهده شده برای حلقه‌ی درونی، با پیش‌بینی‌های حاصل از شبیه‌سازی عددی درباره‌ی چگونگی پاره شدن دیسک مطابقت دارد.
نکته‌ی جالب توجه آن است که تیم دیگری که با استفاده از ALMA این سامانه‌ی ستاره‌ای را مطالعه کرده‌اند، معتقدند برای درک این سامانه به جزء دیگری هم نیاز است. «جیاکینگ بی» (Jiaqing Bi) از دانشگاه ویکتوریا کانادا که سرپرست این پژوهش منتشر شده در نشریه‌ی Astrophysical Journal Letters است، گفت: «ما فکر می‌کنیم که برای توضیح علت پارگی دیسک، وجود یک سیاره در میان این حلقه‌ها لازم است.»
این تیم پژوهشی، در مشاهدات به کمک آلما، سه حلقه‌ی گرد و غبار را اطراف سه ستاره شناسایی کرده که بیرونی‌ترین حلقه، بزرگترین حلقه‌ای است که تاکنون در دیسک‌های پیش‌سیاره‌ای مشاهده شده است.
رصدهای آینده با تلسکوپ بسیار بزرگ اروپایی (ELT) و تلسکوپ‌های دیگر، می‌تواند به منجمان کمک کند تا ماهیت GW Orionis را به طور کامل کشف کرده و سیاره‌های جوانی را که اطراف ستاره‌ها تشکیل شده‌اند، ببینند.
عکس کاور: تصویر تهیه شده توسط ALMA و SPHERE از منظومه‌ی GW-Orionis
Credit: ESO/Exeter/Kraus et al., ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
منبع: ESO
