ستاره‌شناسان می‌گویند ستاره‌هایی را به کوچکی سیاره مشتری شناسایی کرده‌اند

یک ستاره چقدر می‌تواند کوچک باشد؟ تلسکوپ جیمز وب با دوختن چشمان قدرتمند خود به مناطق ستاره‌ای نزدیک در کهکشان راه شیری، می‌تواند کوچک‌ترین ستاره‌های ممکن را در کوتوله‌های قهوه‌ای مشاهده کند. این اجرام مانند ستاره‌ها شکل می‌گیرند؛ اما به اندازه‌ی کافی پرجرم نیستند تا فرآیند همجوشی هیدروژنی را در هسته‌هایشان آغاز کنند.

 سه گروه از پژوهشگرها تاکنون ده‌ها کوتوله قهوه‌ای با جرم بین سه تا هشت برابر سیاره مشتری را کشف کرده‌اند. ری جایاواردهانا، اخترفیزیکدان دانشگاه جانز هاپکینز و عضو یکی از این تیم‌ها می‌گوید: «برای اولین بار می‌توانید به‌طور واقعی به دنبال اجرامی با جرمی دست‌کم تا چند برابر جرم مشتری باشید.» در واقع آنچه پژوهشگرها می‌بینند با حد جرم پایینی پیش‌بینی‌شده توسط نظریه‌های شکل‌گیری ستاره‌ای مطابقت دارد. بدین ترتیب ممکن است ستاره‌شناس‌ها درنهایت بتوانند کوچک‌ترین کوتوله‌های قهوه‌ای را که طبیعت قادر به ساختشان است، مشاهده کنند.

بسیاری از ستاره‌شناس‌ها کوتوله‌های قهوه‌ای را براساس آنچه می‌سوزانند تعریف می‌کنند. اجرامی که تقریبا بیش از ۷۰ مشتری جرم دارند، دارای گرانش به اندازه کافی قوی برای همجوشی اتم‌های هیدروژنی هستند و در گروه ستاره‌های مرسوم دسته‌بندی می‌شوند. کوتوله‌های قهوه‌ای با بیش از ۱۳ جرم مشتری صرفا می‌توانند ایزوتوپی از هیدروژن به نام دوتریوم را به هم جوش بدهند و سوخت هسته‌ای ضعیفی را به مدت چند میلیون سال به‌وجود آورند.

بااین‌حال برای تشخیص کوتوله‌های قهوه‌ای کوچک‌تر و سیاره‌ها باید فرآیند شکل‌گیری آن‌ها را بررسی کنیم. گرچه سیاره‌ها می‌توانند تا ۱۰ مشتری جرم داشته باشند، همیشه در نزدیکی ستاره و از دیسک گاز و غبار اطراف آن پدید می‌آیند.

در مقابل، ستاره‌ها ازجمله کوتوله‌های قهوه‌ای به‌خودی‌خود در ابرهای عظیم گازی در حال فروپاشی شکل می‌گیرند. این ابر تحت گرانش خود منقبض و به توده‌هایی با ابعاد مختلف تبدیل می‌شود که تا زمان تبدیل‌شدن به ستاره‌ها به فروپاشی ادامه می‌دهند؛ اما دمای گاز با افزایش چگالی افزایش می‌یابد و فشاری را ایجاد می‌کند که مانع از انقباض بیشتر یا تکه‌تکه شدنش می‌شود. براساس نظریه‌ها، جرم کوچک‌ترین کوتوله قهوه‌ای ممکن برابر با هفت مشتری یا ۰٫۰۰۷ جرم خورشیدی است. مارک مک‌کاگرین، پژوهشگر مؤسسه نجوم ماکس پلانک، می‌گوید این اندازه، با عنوان «حد جرم جیمز باند» شناخته می‌شود.

پیش از پرتاب تلسکوپ فضایی جیمز وب در سال ۲۰۲۱، تلسکوپ‌ها شاهد کوتوله‌های قهوه‌ای در ابعاد پنج برابر مشتری بودند، اما این رصدها به توانایی‌های ابزارهای آن زمان محدود بود؛ بنابراین ممکن بود اجرامی کوچک‌تر در مناطق ستاره‌زایی از دید پنهان شده باشند. جیمز وب با چشم‌های تیزبین و آشکارسازهای فروسرخ خود می‌تواند حتی درخشش کم‌نور اجرام کوچک‌تر را هم رصد کند؛ بنابراین سه گروه پژوهشی از آن برای بررسی مناطق شکل‌گیری ستاره‌ای نزدیک به زمین استفاده و براساس رنگ اجرام، جرمشان را محاسبه کردند.

براساس پژوهش سال گذشته، اولین گروه پژوهشی از یافتن تعدادی کوتوله قهوه‌ای با جرم‌های سه تا هشت برابر مشتری در خوشه IC 348 خبر داد که در فاصله‌ی هزار سال نوری از زمین قرار دارد. گروهی دیگر در ماه سپتامبر ادعای کشف شش جسم کم‌جرم را مطرح کرد که سبک‌ترین آن‌ها پنج برابر مشتری جرم دارد و در منطقه شکل‌گیری ستاره‌ای NGC 1333 قرار گرفته است. مقاله‌ی سومی که همان ماه در پایگاه داده آرکایو منتشر شد، از یافتن تعدادی کوتوله قهوه‌ای با سه برابر جرم مشتری در سحابی شعله خبر داد که تقریبا ۱۳۵۰ سال نوری با زمین فاصله دارد. در تمام این نمونه‌ها، جیمز وب از دیدگاه تئوری می‌تواند اجرام کوچک‌تر را رصد کند؛ اما هنوز این یافته حاصل نشده است.

مک‌کاگرین و پیرسون ۴۲ کوتوله قهوه‌ای به سبکی سیاره مشتری را در خوشه‌ ذوزنقه واقع در قلب سحابی شکارچی مشاهده کردند که در فاصله ۱۴۰۰ سال نوری از زمین قرار گرفته است. این کوتوله‌ها که به‌صورت دوتایی می‌چرخیدند، جرم‌های دوتایی در ابعاد مشتری یا به‌اختصار JuMBO نامیده شدند. پژوهشگرها پنج جرم این‌چنینی را در یک ردیف پیدا کردند و مک‌کاگرین آن‌ها را «اتحاد جامبو» نامید.

به نظر می‌رسد اجرام جامبو با هر دو نظریه‌ی شکل‌گیری ستاره‌ها و این تصور رایج که زوج ستاره‌های کم‌جرم کمیاب‌تر هستند، در تناقض باشند. براساس یک احتمال، این اجرام شاید اصلا کوتوله قهوه‌ای نباشند، بلکه سیاره‌هایی باشند که در اطراف ستاره‌ها شکل گرفته‌اند و بعدها به واسطه‌ی برهم‌کنش‌های گرانشی با اجرام مختلف دفع شده‌اند. اما احتمال اینکه این اجرام دوتایی به شکلی بی‌نظم از یک منظومه گریخته باشند و همچنان دارای اتصال گرانشی باشند، اندک است. براساس احتمالی دیگر، جامبوها احتمالا زمانی بزرگ‌تر بودند؛ اما دراثر انفجار تشعشعات ستاره‌های غول‌پیکری که در خوشه ذوزنقه فراوان هستند، اندازه‌شان کاهش یافته است.

مک‌کاگرین و پیرسون می‌گویند اجرام یادشده احتمالا دربردارنده‌ی متان و آب هستند که از مواد رایج در جو کوتوله‌های قهوه‌ای سرد و نوزاد به شمار می‌روند. آن‌ها نه صرفا بر اساس طیف‌های دقیق، بلکه براساس رنگ اجرام به وجود این گازها پی‌بردند. از این رو احتمال سومی درباره‌ی ماهیت این جرم‌ها مطرح می‌شود.

کوین لومان، ستاره‌شناس دانشگاه پنسیلوانیا با تحلیل مجدد داده‌ها متوجه شد اغلب اجرام یادشده فاقد الگوهای رنگی مجزایی هستند که در کوتوله‌های قهوه‌ای نسبتا سرد با مقدار زیاد آب و متان دیده می‌شوند. درعوض لومان معتقد است رنگ‌ها منطبق با رنگ ستاره‌ها و کهکشان‌هایی هستند که به دلیل غبار سحابی شکارچی به سرخی گراییده‌اند. براساس این فرضیه، جامبوها احتمالا اجرام پس‌زمینه‌ای هستند که به جای اینکه داخل خوشه باشند، در پس آن دیده می‌شوند. از سویی مک‌کاگرین پاسخ می‌دهد از نظر آماری ترازهای تصادفی پس‌زمینه برای دوتایی‌های کوتوله قهوه‌ای به‌ویژه اجرامی که مثل اتحاد جامبو در یک ردیف قرار دارند، غیرممکن است.

مک‌کاگرین و پیرسون همچنان در حال دریافت تصاویر طیف‌سنجی از خوشه‌ی یادشده هستند و امیدوارند نتایج جدید را در ماه‌های آینده منتشر کنند. به عقیده‌ی مک‌کاگرین، مشاهدات جدید آن‌ها ‌دست‌کم ماهیت برخی از اجرام اولیه را اثبات می‌کند. او همچنین برای جستجوی کوتوله‌های قهوه‌ای در اندازه‌ی زحل، درخواست زمان رصد با تلسکوپ جیمز وب داده است. او می‌گوید: «هرگز نگو هرگز! من یک ناظر هستم. بگذار ببینیم چه چیزی آن‌جا است.»