کشف آب یخ‌زده در اطراف ستاره جوان HD 181327 با تلسکوپ وب

تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا یک کشف مهم انجام داده و حضور یخ آب بلوری را در دیسک زباله‌ای که به دور ستاره‌ای جوان به نام HD 181327 می‌چرخد، به‌طور قطعی تأیید کرده است. این یافته، که به‌تازگی در Nature منتشر شده، نخستین شناسایی غیرقابل تردید آب یخ زده در چنین محیطی فراتر از منظومه شمسی ماست. یخ آب، که در کنار ذرات ریز گرد و غبار یافت شده، به دانشمندان کمک می‌کند تا مراحل اولیه توسعه سیستم‌های سیاره‌ای را بهتر درک کنند. ابزارهای حساس وب به پژوهشگران این امکان را داد تا طیف‌های دقیق را مشاهده کرده و ترکیب و توزیع ذرات یخ را در سراسر دیسک بررسی کنند و فصل جدیدی را در مطالعه تشکیل سیارات بگشایند.

کشف یخ آب بلوری وب نشان‌دهنده مشابهت با سیستم‌های نجومی ماست

یخ شناسایی‌شده توسط وب ساختار بلوری دارد و به‌طور مشابه در مکان‌های شناخته شده دیگر در منظومه شمسی، همچون حلقه‌های زحل و کمربند کایپر، یافت می‌شود. چن شی، نویسنده اصلی مطالعه و دانشمند پژوهشی در دانشگاه جانز هاپکینز، بر روی این ارتباط تأکید کرد: “وب به‌طور قطعی نه تنها یخ آب بلکه یخ آب بلوری را که همچنین در مکان‌هایی مانند حلقه‌های زحل و اجسام یخی در کمربند کایپر موجود است، شناسایی کرده است.” این یافته به وجود فرآیندهای فیزیکی مشابهی که دیسک‌های زباله را هم در نزدیکی و هم در دوردست شکل می‌دهند، اشاره دارد. ابزارهای وب ذرات ریز یخ آب را که در اثر برخوردها در دیسک زباله ایجاد شده‌اند، شناسایی کردند. این دانه‌های یخی پیوند مستقیمی با شرایطی که ممکن است در منظومه شمسی اولیه وجود داشته باشد برقرار می‌کنند و بر این عقیده تأکید می‌کنند که مکانیزم‌های تشکیل سیارات ممکن است در سرتاسر کهکشان مشترک باشند.

دینامیک دیسک زباله‌ای HD 181327 صحنه‌ای از برخوردهای دائمی

سن ستاره HD 181327 تقریباً ۲۳ میلیون سال برآورد می‌شود که به‌مراتب جوان‌تر از خورشید ما با قدمت ۴.۶ میلیارد سال است. این ستاره کمی بزرگتر و داغ‌تر است که بر اندازه و فعالیت دیسک زباله اطرافش تأثیر می‌گذارد. چن اشاره کرد: “HD 181327 یک سیستم بسیار فعال است. در دیسک زباله آن تصادفات منظم و در حال انجام وجود دارد.” این تصادفات بین اجسام یخی ذرات گرد و غباری و یخ آب بلوری آزاد می‌کنند که وب می‌تواند آن‌ها را شناسایی کند. فعالیت دیسک زباله منعکس‌کننده فعالیت کمربند کایپر در منظومه شمسی ماست، جایی که برخوردها بین سیارات کوتوله و اجسام شبیه دنباله‌دار تولید گرد و غبار و قطعات یخ می‌کنند. این بمباران مداوم به احیای ذرات یخی در دیسک کمک می‌کند و نمایی از پروسه‌های دینامیکی را ارائه می‌دهد که در تشکیل سیارات نقش دارند.

توزیع یخ آب در دیسک زباله به‌طور قابل توجهی متفاوت است

حضور یخ آب در دیسک زباله HD 181327 به‌طور یکنواخت گسترده نیست. مشاهدات وب نشان داد که در مناطق خارجی دیسک، جایی که شرایط به اندازه کافی سرد است تا یخ فریز شده حفظ شود، تمرکز بالایی از یخ آب وجود دارد. طبق گفته چن شی، “منطقه خارجی دیسک زباله شامل بیش از ۲۰٪ یخ آب است.” با حرکت به سمت داخل، فراوانی یخ به‌طرز قابل توجهی کاهش می‌یابد؛ در وسط دیسک حدود ۸٪ یخ آب وجود دارد، در حالی که نواحی نزدیک‌تر به ستاره تقریباً هیچ تکه‌ای ندارند. این شیب احتمالاً ناشی از تابش فرابنفش ستاره است که یخ آب را در نواحی گرم‌تر و داخلی بخار می‌کند. همچنین، ممکن است برخی از آب‌ها در داخل اجسام بزرگتر به نام سیاره‌سازها محبوس شده باشند که شناسایی آن‌ها برای وب دشوار است. این توزیع نامساوی سرنخ‌های مهمی درباره محیط‌های فیزیکی و شیمیایی سیستم‌های سیاره‌ای جوان به ما می‌دهد.

نقش یخ آب در تشکیل سیارات و قابلیت سکونت

یخ آب نقش حیاتی در تشکیل سیارات ایفا می‌کند و بر رشد سیارات غول‌پیکر و تحویل آب به سیارات سنگی تأثیر می‌گذارد. چن شی تأکید کرد: “حضور یخ آب به تسهیل تشکیل سیارات کمک می‌کند. مواد یخی ممکن است در نهایت به سیارات زمینی منتقل شوند که ممکن است در طول چند صد میلیون سال در سیستم‌های مشابه تشکیل شوند.” شناسایی یخ آب بلوری در دیسک زباله HD 181327 نشان می‌دهد که آب می‌تواند در سیستم‌های سیاره‌ای جوان رایج باشد و این احتمال وجود محیط‌های قابل سکونت را بیشتر کند. درک چگونگی توزیع و حمل‌ونقل آب در این دیسک‌ها برای رمزگشایی تاریخ تشکیل سیارات و ظهور ممکن زندگی در سیارات فراتر از منظومه شمسی ما حیاتی است.