دانشمندان جرمی را کشف کردند که از ستاره شدن بازماند و به سیاره تبدیل شد
ستاره‌شناسان جرم عظیمی را کشف کرده‌اند که علم شکل‌گیری سیاره‌های فراخورشیدی به چالش می‌کشد و نشان می‌دهد که برخی سیاره‌ها ممکن است طی همان فرآیند شکل‌گیری ستاره‌ها ایجاد شده باشند.
در برخی سطوح، تشکیل ستارگان و سیارات ساده است: آن‌ها در جایی شکل می‌گیرند که ماده‌ی زیادی وجود دارد. در حالی که ماده‌ی اولیه‌ی 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 می‌کشد و در نهایت ماده‌ی کافی برای تشکیل یک ستاره را به همراه خواهد داشت.
یا در حالت دیگر که در بسیاری از موارد روی می‌دهد، بیش از یک منطقه‌ی متراکم از ماده تشکیل می‌شود. در موارد دیگر هم حتی یک منطقه‌ی متراکم از ماده می‌تواند به دو بخش تقسیم می‌شود. سیارات هم در جایی که چگالی بیشتر ماده وجود دارد شکل می‌گیرند و توسط قرص موادی که ستاره‌ی در حال شکل‌گیری را تغذیه می‌کند، تولید می‌شوند.
در حالی که این روند می‌تواند در حالت کلی درست باشد اما چند مشکل هم در آن وجود دارد. برای نمونه هیچ خط تمایز واضحی بین ستاره‌های کوچک مانند کوتوله‌های قهوه‌ای و سیاره‌های عظیمی که در دسته‌ای با نام «اَبَرمشتری» (Super-Jupiter) قرار می‌گیرند، وجود ندارد و به‌نظر می‌رسد که شمار انگشت‌شماری از سیاره‌هایی که ما قادر به تصویربرداری مستقیم از آن‌ها بوده‌ایم، با فاصله‌ای دور از ستاره‌ی میزبان خود می‌چرخند، جایی که طبق برآوردها، نباید ماده‌ی زیادی ربای شکل‌گیری آن‌ها وجود داشته باشد.
این هفته، اخترشناسان از تصویربرداری از یک اَبَرمشتری در حال شکل‌گیری خبر دادند که به‌نظر می‌رسد با فاصله‌ی دور نسبت به ستاره‌ی مرکزی در حال گردش است. این تصویربرداری نشان می‌دهد که این سیاره‌ی فراخورشیدی احتمالا توسط فرآیند مشابهی که معمولا ستاره‌ها را تولید می‌کند شکل می‌گیرد و نه از طریق فرآیندی که غول‌های گازی مانند مشتری را می‌سازد.
تأیید در داده‌های آرشیوی
ستاره‌ی مرکزی این منظومه «ای‌بی ارابه‌ران» (AB Aurigae) نام دارد که ستاره‌ای بسیار جوان در فاصله‌ی حدود ۵۰۰ سال نوری از خورشید است. این ستاره در ابری از گاز دربر گرفته شده است که بخش‌هایی از آن به احتمال زیاد هنوز در حال سقوط به درون ستاره هستند. در فاصله‌ی دورتر هم ابری از غبار قرار دارد که به چند دلیل تصور می‌شود گزینه‌ی خوبی برای تشکیل سیاره باشد. نخست اینکه این گردوغبار از ناحیه‌ی نزدیک‌تر 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 جست‌وجوی سیارات در ای‌بی ارابه‌ران (ای‌بی ممسک العنان) استفاده کردند و ظاهرا موفق شدند یکی از آن‌ها را بیابند که اکنون «ای‌بی ارابه‌ران بی» (AB Aurigae b) نامیده می‌شود. این جرم فراخورشیدی تقریبا ۱۰۰ واحد نجومی (AU) از ستاره‌ی مادر فاصله دارد که صد برابر فاصله‌ی زمین و خورشید و بیش از دو برابر فاصله‌ی میان خورشید و پلوتو است.
چنین فاصله‌ای مکان «ای‌بی ارابه‌ران بی» را درون حلقه‌ی غبار و در موقعیتی قرار می‌دهد که باید بتواند بازوهای مارپیچی را که در گاز میان غبار و ستاره دیده می‌شوند، ایجاد کرده باشد. این فاصله همچنین خارج از ناحیه‌ای خواهد بود که چگالی زیاد ماده باعث تشکیل سیاره‌ای طبیعی می‌شود.
نگاهی به آرشیو تصاویر هم نشان می‌دهد که پیش از این نشانه‌هایی وجود داشته که این سیاره‌ی فراخورشیدی برای مدتی طولانی در آن‌جا بوده است. این تصاویر به وضوح نشان می‌دهند که ای‌بی ارابه‌ران بی در حال گردش پیرامون ستاره‌ی مرکزی است.
تصویر تلسکوپی از منظومه‌ی ای‌بی ارابه‌ران
Credit: NASA, ESA, Thayne Currie
پژوهشگران برای تعیین اینکه چه سیاره‌ای می‌تواند نور مشاهده شده از ای‌بی ارابه‌ران بی را تولید کرده باشد، از مدل‌سازی استفاده کردند. این مدل‌ها نشان می‌دهند که هرچند سیاره همچنان در حال رشد است، جرم آن هم‌اکنون حداقل ۴ برابر مشتری است. یک رویکرد جایگزین برای مدل‌سازی هم نشان می‌دهد که جرم آن باید ۹ برابر مشتری باشد اما در هر صورت، این سیاره‌ی فراخورشیدی قطعا در دسته‌ی اَبَرمشتری قرار می‌گیرد.
تصویربرداری همچنین برخی از اجسام کم‌نور را نشان می‌دهد که شبیه ای‌بی ارابه‌ران بی هستند اما حتی دورتر و در فاصله‌های ۴۳۰ و ۵۸۰ واحد نجومی قرار دارند. این‌ها هم ممکن است سیارات دیگری باشند اما برای تأیید این موضوع به مشاهدات بیشتری نیاز است.
آنچه روی می‌دهد
اما در این منظومه‌ی ستاره‌ای چه روی می‌دهد؟ در نزدیکی یک ستاره‌ی میزبان، تصور می‌شود که غول‌های گازی از تجمع یک هسته‌ی سنگی بزرگ که شروع به کشیدن گاز به سمت خود می‌کند، تشکیل می‌شوند. این کار جرم سیاره‌ی در حال رشد را افزایش می‌دهد و رشد آن را بیشتر می‌کند. این رشد افزایش اما در نهایت قطع می‌شود زیرا پس از مدتی گازی که آن را تغذیه می‌کند، توسط تابش ستاره‌ی جوان به بیرون رانده می‌شود.
اما جدای از این نوع ستاره‌ها که سیارات در نزدیکی آن‌ها شکل می‌گیرند، در فاصله‌هایی که در این منظومه‌ی ستاره‌ای فراخورشیدی دیده می‌شود، بعید است که چنین فرآیندی روی دهد. از یک سو گاز بیشتری باید برای مدت طولانی‌تری به اطراف هسته‌ی مرکزی بچسبد و از سوی دیگر چگالی مواد هم به اندازه‌ی کافی برای ساخت یک هسته‌ی بزرگ وجود ندارد و رشد افزایشی هرگز آغاز نمی‌شود.
اما روند پیشنهاد شده‌ی جایگزین، فرآیندی مشابه چیزی است که یک سیستم ستاره‌ای دوتایی را ایجاد می‌کند. نوسانات تصادفی در مقدار ماده، باعث تمرکز ماده در یک منطقه می‌شود که عملکردی مشابه با هسته‌ی سنگی دارد و چون محل شکل‌گیری آن از ستاره دور است، فرصتی برای ادامه‌ی روند رشد و تولید یک اَبَرمشتری وجود خواهد داشت.
عکس کاور: طرحی گرافیکی از سیاره‌ی فراخورشیدی AB Aurigae b
Credit: NASA/ESA/Joseph Olmsted (STScI)
منبع: Ars Technica
