ستاره فُم‌الحوت مدت‌هاست به عنوان نمونه شاخصی از ستارگان درخشان و نزدیک با دیسک‌های بقایای خیره‌کننده شناخته می‌شود. با این حال، حتی بر اساس معیارهای کیهانی هم حلقه غبارآلود آن همیشه غیرمعمول به نظر می‌رسید.
اکنون تیزترین تصاویر رادیویی که تاکنون توسط آرایه بزرگ میلی‌متری/زیرمیلی‌متری آتاکاما (ALMA) گرفته شده‌اند نشان می‌دهند که شکل نامتقارن این دیسک تنها «برون‌مرکزی» ظاهری ندارد، بلکه در واقع با فاصله گرفتن از ستاره تغییر می‌کند.
به گفته اخترشناسان، این ویژگی نشانه‌ای قوی از حضور سیاره‌ای پنهان است که از درون ساختار دیسک را تراشیده و شکل داده است.
دیسک بقایا: آشفتگی پس از تولد سیارات
دیسک‌های بقایا حاصل برخوردها و بقایای شکل‌گیری سیارات هستند: کمربندهایی از سنگ، یخ و غبار که از برخوردهای بی‌شمار میان هسته‌های سیاره‌ای و اجرام دنباله‌دار مانند شکل می‌گیرند.
در منظومه شمسی ما، کمربند سیارکی و کمربند کویپر نسخه‌های کوچک‌تر همین ایده‌اند. اما کمربند فُم‌الحوت بسیار عظیم‌تر و به شکل بیضی کشیده است، به گونه‌ای که مرکز هندسی آن در جایی غیر از موقعیت ستاره قرار دارد.
تصاویر جدید ALMA با طول‌موج ۱.۳ میلی‌متر نشان می‌دهند که این «برون‌مرکزی» ثابت نیست. درونی‌ترین بخش حلقه کشیدگی بیشتری دارد، در حالی که هر چه به بیرون نزدیک می‌شویم حلقه به‌تدریج گردتر می‌شود. اخترشناسان این پدیده را گرادیان منفی برون‌مرکزی می‌نامند.
مشاهدات بی‌سابقه
«مشاهدات ما برای نخستین بار نشان دادند که برون‌مرکزی دیسک ثابت نیست، بلکه با افزایش فاصله کاهش می‌یابد. چنین چیزی تاکنون در هیچ دیسک بقایایی به‌طور قطعی دیده نشده بود.»
— جاشوا بنت لاول، مرکز اخترفیزیک هاروارد–اسمیتسونین
این یافته همان چیزی است که مدل‌های دینامیکی سال‌ها پیش به آن اشاره کرده بودند، اما هیچ‌گاه به شکل واضح در طبیعت مشاهده نشده بود.
آیا سیاره‌ای عظیم در پس حلقه پنهان است؟
برای تحلیل دقیق‌تر، تیم پژوهشی مدلی داده‌محور طراحی کرد که اجازه می‌دهد برون‌مرکزی با شعاع تغییر کند و هم‌زمان پهنای حلقه و تفاوت‌های جزئی در روشنایی نیز لحاظ شوند.
نتیجه نهایی نشان داد که این تغییر شکل ناشی از حضور یک جرم بزرگ درون حلقه است. چنین سیاره‌ای می‌تواند بخش‌های درونی حلقه را به مدارهای کشیده‌تر وادار کند، در حالی که بیرونی‌ها تحت کشش ملایم‌تری قرار می‌گیرند.
به مرور زمان، این «چوپانی گرانشی» کل کمربند را مجسمه‌وار شکل می‌دهد؛ درست مانند ماه‌هایی که لبه‌های حلقه‌های سیاره‌ای را کنترل می‌کنند.
چرا مدل‌های پیشین ناکام ماندند؟
مطالعه‌ای مکمل به رهبری جی چیتیدی، دانشجوی دکتری دانشگاه جانز هاپکینز، نشان داد که رویکرد سنتی «برون‌مرکزی ثابت» توان توضیح داده‌های ALMA و تصاویر فروسرخ تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) را ندارد.
روشنایی بخش نزدیک به ستاره با بخش دورتر هماهنگ نبود، و هیچ مدلی با برون‌مرکزی ثابت قادر به بازتولید این الگوها نبود.
به گفته چیتیدی:
«به زبان ساده، نتوانستیم مدلی با برون‌مرکزی ثابت پیدا کنیم که این ویژگی‌های عجیب را توضیح دهد.»
سیاره‌ای که هنوز دیده نشده است
هیچ‌کس تاکنون این سیاره احتمالی را مستقیماً مشاهده نکرده است. ادعای پیشین درباره یک «سیاره» درونی، بعدها تنها یک ابر غبار گذرا از آب درآمد.
اما همان‌طور که اخترشناسان می‌گویند، معماری دیسک اغلب پرده از آنچه درونش پنهان است برمی‌دارد. شکاف‌ها، پیچش‌ها و اکنون گرادیان برون‌مرکزی همگی اثر انگشت گرانشی سیارات بزرگ پنهان هستند.
تیم پژوهشی معتقد است سیاره‌ای با جرمی در حد نپتون یا زحل می‌تواند همین اثر مشاهده‌شده توسط ALMA را ایجاد کند.
اهمیت فُم‌الحوت برای اخترشناسی
فُم‌الحوت به دلیل نزدیکی، درخشندگی و غبار غنی خود آزمایشگاهی طبیعی برای مطالعه سیستم‌های سیاره‌ای جوان محسوب می‌شود.
ترکیب دیدگاه‌های مختلف:
- ALMA به ما امکان می‌دهد غبار سرد را رصد کنیم.
- JWST دانه‌های گرم‌تر را با حساسیت فروسرخ بررسی می‌کند.
این رویکرد چندطولی‌موجی نشان می‌دهد که چگونه اندازه دانه‌ها و واکنش آن‌ها به گرانش و تابش در نقاط مختلف حلقه متفاوت است.
معنای گسترده‌تر
دیسک بیضوی فُم‌الحوت نزدیک به دو دهه است که توجه اخترشناسان را جلب کرده است و هنوز هم رازهای تازه‌ای می‌نمایاند.
نتایج جدید بحث را از «حلقه خارج از مرکز است» به «خارج‌مرکزی خود ساختاریافته است» منتقل کرده‌اند. این تفاوت ظریف به ما کمک می‌کند جرم و مدار سیارات پنهان را دقیق‌تر حدس بزنیم.
با ادامه مشاهدات ALMA و داده‌های حرارتی JWST، به همراه ابزارهای مدل‌سازی منتشرشده، اخترشناسان می‌توانند سیستم‌های دیگر با حلقه‌های نامتقارن را نیز بررسی کنند.
جمع‌بندی
فُم‌الحوت به ما یادآوری می‌کند که «بقایای کیهانی» هرگز کسل‌کننده نیستند. در پرتو درست و با وضوح بالا، این بقایا می‌توانند نقشه‌ای از کل سیستم‌های سیاره‌ای ترسیم کنند، حتی سیاراتی که هنوز از نگاه ما پنهان‌اند.
اگر به کشف اسرار جهان و سیارات پنهان علاقه دارید، این مقاله را با دوستان علاقه‌مندتان به اشتراک بگذارید و پیگیر آخرین یافته‌های اخترشناسی باشید.
