اخترشناسان با استفاده از آرایه بزرگ میلی‌متری/زیرمیلی‌متری آتاکاما (ALMA) کشف کرده‌اند که بسیاری از دیسک‌های پیش‌سیاره‌ای – محل تولد سیارات – به‌جای اینکه صاف و منظم باشند، کج و نامنظم‌اند. این یافته نگاه تازه‌ای به چگونگی رشد جهان‌ها و علت مدارهای کج آنها ارائه می‌دهد.
نقشه‌برداری از دیسک‌های پیش‌سیاره‌ای
یک تیم بین‌المللی بزرگ حرکت گاز در دیسک‌های اطراف ستارگان جوان را بررسی کرد. آنها متوجه شدند که انحراف‌های کوچکی در گاز وجود دارد که مانند موجی ملایم در سراسر دیسک پخش شده است.
روش پژوهش
سرپرستی این پروژه بر عهده دکتر اندرو وینتر، پژوهشگر انجمن سلطنتی در دانشگاه کوئین مری لندن بود. تیم پژوهشی با بهره‌گیری از نقشه‌های رادیویی دقیق ALMA و ردیابی خطوط کربن مونوکسید، حرکت گاز در دیسک‌های اطراف سیارات تازه‌متولدشده را بررسی کرد.
این ابزار تغییرات بسیار جزئی در طول‌موج را – که به‌عنوان اثر دوپلر شناخته می‌شود – آشکار می‌کند. این تغییرات نشان‌دهنده سرعت و جهت حرکت گاز هستند. مقایسه این داده‌ها با مدل یک دیسک تخت به دانشمندان امکان داد تا تغییرات جزئی در زاویه دیسک را شناسایی کنند.
اهمیت کج‌بودگی دیسک‌ها
این پژوهش به دو نتیجه مهم منجر شد:
- توضیح معماری منظومه‌ها: در منظومه شمسی، سیارات دقیقاً در یک صفحه مداری قرار ندارند. یافته‌های جدید نشان می‌دهد کج‌شدگی ملایم دیسک‌ها می‌تواند این ساختار را از همان مراحل اولیه شکل دهد.
- پیش‌بینی الگوهای نوری: پیچش نرم دیسک‌ها می‌تواند الگوهای ظریف دیده‌شده در تصاویر نور بازتابی از دیسک‌های غبارآلود را توضیح دهد.
«نتایج ما نشان می‌دهد دیسک‌های پیش‌سیاره‌ای کمی کج هستند. این موضوع درک ما از شکل‌گیری سیارات را تغییر می‌دهد و پیامدهای گسترده‌ای دارد.» — دکتر وینتر
پیوند میان دیسک و ستاره میزبان
یکی از الگوهای مهم مشاهده‌شده، ارتباط میان میزان کج‌شدگی دیسک و نرخ برافزایش (accumulation) ستاره است. ستاره‌های جوان با دیسک‌های کج‌تر، مواد بیشتری را به سمت خود جذب می‌کنند. این موضوع نشان‌دهنده ارتباط مستقیم میان بخش بیرونی دیسک (محل تشکیل سیارات) و بخش درونی آن (تغذیه ستاره) است.
همچنین پیچش ملایم می‌تواند به‌طور طبیعی ساختارهای مارپیچی در نور پراکنده ایجاد کند. تغییرات دمایی مشاهده‌شده در برخی سامانه‌ها نیز با همین پدیده همخوانی دارد.
علت احتمالی کج‌شدگی دیسک‌ها
چندین فرضیه برای منشأ این کج‌شدگی‌ها مطرح است:
- نیروی گرانشی یک ستاره همدم دوردست
- ورود دیرهنگام مواد در زاویه‌ای متفاوت نسبت به گاز اولیه
- اثر میدان‌های مغناطیسی که مناطق داخلی دیسک را کج می‌کند
پروژه exoALMA با بررسی ۱۵ دیسک پیش‌سیاره‌ای، الگوهای مشترک را شناسایی کرد و به دانشمندان امکان داد عوامل تصادفی را کنار بگذارند.
«دیسک‌های سیاره‌ساز با ساختارهایی غیرمنتظره آشکار شده‌اند. این پیچ‌خوردگی‌ها مفهوم نظم در شکل‌گیری سیارات را به چالش می‌کشد.» — دکتر میریام بنیستی، موسسه ماکس پلانک
رصد دیسک‌ها با ALMA
ALMA با مشاهده امواج رادیویی از گاز و غبار سرد، بخش‌هایی از تشکیل سیارات را آشکار می‌کند که در طول‌موج مرئی پنهان هستند. بررسی اختلاف میان مدل دیسک تخت و داده‌های واقعی، وجود الگوهای نامتقارن و یک‌طرفه را تأیید کرد.
اگرچه فشار گاز یا بادهای دیسک نیز می‌توانند الگوهای مشابهی ایجاد کنند، اما تصویر ساده «کج‌شدگی» بسیاری از داده‌ها را توضیح می‌دهد و نمی‌توان آن را نادیده گرفت.
چشم‌انداز آینده در مطالعه دیسک‌های پیش‌سیاره‌ای
این کشف مسیر پژوهش‌های آینده را تغییر می‌دهد. اگر کج‌شدگی پدیده‌ای رایج باشد، رصد تغییرات زاویه‌ای در فواصل مختلف باید بخشی استاندارد از بررسی دیسک‌ها شود.
ترکیب نقشه‌های سرعت ALMA با تصاویر نور پراکنده و داده‌های شیمیایی مادون‌قرمز می‌تواند منشأ دقیق این کج‌شدگی‌ها را آشکار کند؛ چه از اثر ستاره همدم باشد، چه ورود دیرهنگام ماده یا میدان مغناطیسی. همچنین این رویکرد نشان خواهد داد که کج‌شدگی‌ها تا چه زمانی باقی می‌مانند و چگونه آشفتگی در لایه‌های بالایی دیسک را تقویت می‌کنند.
اگر کج‌شدگی به انتقال گاز به سمت درون دیسک کمک کند، می‌تواند توضیح دهد چرا برخی ستارگان بسیار سریع‌تر از دیگران ماده جذب می‌کنند. این موضوع سرنخ ارزشمندی برای پیش‌بینی محل شکل‌گیری سیارات غول‌پیکر در مدارهای کج است.
این پژوهش در نشریه The Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.
جمع‌بندی
مطالعه اخیر نشان می‌دهد دیسک‌های پیش‌سیاره‌ای، برخلاف تصور قبلی، صاف و آرام نیستند بلکه کمی کج و پیچ‌خورده‌اند. این ویژگی درک تازه‌ای از شکل‌گیری و معماری نهایی منظومه‌های سیاره‌ای ارائه می‌دهد.
نظر شما درباره این کشف چیست؟ دیدگاه خود را در بخش نظرات ثبت کنید و این مقاله را با دوستان علاقه‌مند به نجوم به اشتراک بگذارید.
