کشف «کارخانه تولید قمر» توسط جیمز وب: رصد مستقیم دیسک کربنی اطراف یک فراسیاره

تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا برای نخستین‌بار موفق شد مواد موجود در یک دیسک گردا‌سیاره‌ای را که در اطراف یک سیاره عظیم فراخورشیدی در فاصله‌ای بیش از ۶۲۵ سال نوری از زمین قرار دارد، به‌طور مستقیم مشاهده کند. این دیسک که سرشار از ترکیبات کربنی است، توسط پژوهشگران به عنوان «کارخانه تولید قمر» توصیف شده است؛ محیطی که در آن، قمرهایی شبیه به ماه زمین شکل می‌گیرند و می‌تواند سرنخ‌هایی از روزهای نخست پیدایش منظومه شمسی به دست دهد.

منشأ پیدایش قمرهای بزرگ، مانند چهار قمر گالیله‌ای مشتری، سال‌هاست که ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده است. نظریه غالب این است که این قمرها از دیسکی از گاز و غبار که در زمان شکل‌گیری سیاره آن را احاطه کرده بود، پدید آمده‌اند؛ فرایندی که بیش از چهار میلیارد سال پیش رخ داده و امروزه تنها رد‌های ضعیفی از آن باقی مانده است.

نخستین رصد مستقیم ترکیب شیمیایی دیسک قمرزا

داده‌های جدید جیمز وب که در نشریه Astrophysical Journal Letters منتشر شده، نشان می‌دهد که این دیسک در اطراف سیاره‌ای با نام CT Cha b قرار دارد و از ترکیبات غنی از کربن تشکیل شده است. اگرچه در این مرحله قمری در اطراف این سیاره شناسایی نشده، اما ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی آن محیطی مناسب برای تولد قمر‌های جدید را نشان می‌دهد.

ستاره‌ای که این سیاره به گرد آن می‌چرخد تنها ۲ میلیون سال سن دارد و هنوز در حال جذب مواد پیرامونی خود است. مشاهدات جیمز وب نشان می‌دهد دیسک اطراف سیاره کاملاً مجزا از دیسک بزرگ‌تر تغذیه‌کننده ستاره است؛ فاصله میان این دو حدود ۴۶ میلیارد مایل برآورد شده است.

ترکیبات شیمیایی بی‌سابقه در دیسک فراسیاره‌ای

داده‌های طیفی به‌دست‌آمده با ابزار MIRI جیمز وب (طیف‌سنج فروسرخ میانی) وجود هفت مولکول کربن‌دار را در این دیسک نشان می‌دهد. این ترکیب شیمیایی غنی از کربن در تضاد کامل با دیسک اطراف ستاره میزبان است که در آن تنها آب شناسایی شده و اثری از ترکیبات کربنی دیده نمی‌شود. این تفاوت آشکار، نشانه‌ای از تحول سریع شیمیایی در سامانه‌ای با عمر کمتر از دو میلیون سال است.

مولکول‌های کربن‌دار شناسایی شده:

• استیلن
• پروپین
• دی‌استیلن
• بنزن
• اتان
• هیدروژن سیانید
• دی‌اکسید کربن

الگویی زنده از گذشته منظومه شمسی

پژوهشگران می‌گویند این کشف نگاهی کم‌نظیر به فرایند‌های آغازین شکل‌گیری سیارات و قمر‌ها فراهم می‌کند و می‌تواند سرنخ‌هایی از روز‌های نخست پیدایش منظومه شمسی به‌دست دهد.

گابریله کوگنو، نویسنده اصلی این مطالعه می‌گوید: «ما در حال تماشای ساختار مواد سازنده سیاره و قمر‌ها هستیم. این نخستین بار است که می‌توانیم شیمی دیسک پیرامون یک سیاره را مستقیما مشاهده کنیم و شاهد مرحله هم‌زمان تولد سیاره و قمر‌های احتمالی آن باشیم.»

سیرا گرانت از مؤسسه کارنگی در واشینگتن نیز اضافه می‌کند: «ما مولکول‌هایی را در موقعیت سیاره شناسایی کردیم و دانستیم که در آن‌جا چیزی ارزشمند برای بررسی دقیق‌تر وجود دارد. استخراج این داده‌ها از میان نور خیره‌کننده ستاره میزبان به صبر و دقت زیادی نیاز داشت، اما در نهایت توانستیم شواهد واضحی از مواد سازنده قمر‌ها به‌دست آوریم.»

بازآفرینی صحنه تولد قمر‌های مشتری

دانشمندان مدت‌هاست که وجود دیسک‌های گردا‌سیاره‌ای را منشأ احتمالی قمر‌های بزرگ مشتری می‌دانند. قمر‌های گالیله‌ای آیوا، اروپا، گانیمد و کالیستو به باور پژوهشگران از چنین دیسکی شکل گرفته‌اند و مدار هم‌صفحه آنها پیرامون مشتری مؤید همین فرضیه است. کشف جدید جیمز وب به نوعی گواه زنده‌ای از همان فرایند است، اما در فاصله‌ای بسیار دور و در زمانی که جهان هنوز در حال شکل‌گیری است.

افق‌های جدید در پژوهش‌های فراسیاره‌ای

تیم تحقیقاتی قصد دارد در سال آینده با استفاده از جیمز وب، بررسی گسترده‌تری از دیسک‌های مشابه در اطراف سیارات جوان انجام دهد تا تنوع ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی این سامانه‌ها را بهتر درک کند.

این کشف گامی مهم در شناخت چگونگی پیدایش قمر‌ها و سیارات در سراسر کهکشان است؛ جایی که به باور دانشمندان، قمر‌ها ممکن است از سیارات نیز فراوان‌تر باشند و حتی برخی از آنها شرایط لازم برای میزبانی از حیات را داشته باشند.

تلسکوپ فضایی جیمز وب به‌عنوان پیشرفته‌ترین رصدخانه فضایی جهان با همکاری ناسا، آژانس فضایی اروپا (ESA) و آژانس فضایی کانادا (CSA) ساخته شده است و ماموریت دارد با نگاهی عمیق‌تر به کیهان، اسرار شکل‌گیری منظومه‌ها، سیارات و کهکشان‌های نخستین را آشکار کند.