تلسکوپ فضایی جیمز وب معمای ۲۰ ساله هابل را حل کرده است

در اوایل دهه‌ی ۲۰۰۰، تلسکوپ فضایی هابل قدیمی‌ترین سیاره را مشاهده کرد؛ جسمی به بزرگی ۲٫۵ برابر سیاره مشتری که ۱۳ میلیارد سال پیش، یعنی کمتر از یک میلیارد سال پس از تولد کیهان، در کهکشان راه شیری شکل گرفت.

خیلی زود، سیاره‌های قدیمی دیگری نیز کشف شدند. این یافته‌ها دانشمندان را متحیر کرد؛ زیرا ستاره‌ها در جهان آغازین عمدتا از عنصرهای سبکی مثل هیدروژن و هلیوم تشکیل می‌شدند و تقریبا هیچ‌ یک از عنصرهای سنگین مثل کربن و آهن که سیارات را می‌سازند، در آن‌ها وجود نداشت.

ستاره‌شناس‌ها بر این باور بودند که دیسک‌های گرد و غبار و گاز اطراف ستاره‌هایی دارای عنصرهای سبک باید توسط تشعشعات خود ستاره‌ها پراکنده می‌شدند. به‌طوری‌که دیسک پیش‌ستاره‌ای در طی چند میلیون سال پراکنده می‌شد و چیزی برای شکل‌گیری سیاره باقی نمی‌ماند. در واقع عنصرهای سنگین لازم برای ساخت یک دیسک سیاره‌ای پایدار در اطراف یک ستاره تا زمان انفجارهای ابرنواختر بعدی در دسترس نبودند.

با این‌حال، جیمز وب با نگاهی دقیق به نماینده‌ای امروزی از آن ستاره‌های باستانی، ثابت کرد هابل اشتباه نمی‌کرد. براساس پژوهش جدیدی که ۱۶ دسامبر در مجله‌ی اخترفیزیک منتشر شد، پژوهشگرها دریافتند که وقتی تعداد کمی عنصرهای فلزی سنگین وجود داشته باشند، دیسک‌های سیاره‌ای می‌توانند بسیار بیشتر از آنچه پیش‌تر تصور می‌شد، دوام بیاورند. گیدو دی مارکی، نویسنده ارشد این پژوهش و ستاره‌شناس مرکز تحقیقات و فناوری فضایی در نوردویک هلند می‌گوید:

می‌بینیم که این ستاره‌ها در واقع توسط دیسک‌ها احاطه شده‌اند و حتی در سن نسبتا بالای ۲۰ میلیون یا ۳۰ میلیون سال همچنان در حال بلعیدن مواد هستند. این یافته همچنین نشان می‌دهد که سیاره‌های اطراف این ستاره‌ها نسبت به مناطق ستاره‌ساز مجاور کهکشانمان، زمان بیشتری را برای شکل‌گیری و رشد دارند.

تلسکوپ جیمز وب طول موج‌های مختلف نور ستاره‌ها را در خوشه‌ای ستاره‌ساز به نام NGC 346 مشاهده کرد. شرایط این خوشه با تعداد زیاد عنصرهای سبک مثل هیدروژن و هلیوم و کمبود نسبی عنصرهای فلزی و سایر عنصرهای سنگین‌تر، مشابه وضعیت جهان آغازین است. این خوشه در ابر ماژلانی کوچک در فاصله‌ی ۱۹۹ هزار سال نوری از زمین قرار دارد. امواج نور و الکترومغناطیسی که از این ستاره‌ها و محیط اطرافشان بیرون می‌آیند، مدرکی مبتنی بر وجود دیسک‌های سیاره‌ای بادوام هستند.

به گفته‌ی مارچی و همکارانش، پایداری آن دیسک‌ها دو دلیل دارد. در درجه‌ی اول، ستاره‌هایی که از عنصرهای سبک تشکیل شده‌اند، میزبان عنصرهای زیادی نیستند که در معرض واپاشی رادیواکتیو قرار می‌گیرند. فقدان تشعشع به این معنی است که ستاره‌ها قدرت کمتری برای عقب‌راندن دیسک سیاره‌ای دارند؛ بنابراین دیسک اطراف آن‌ها ممکن است به مراتب بیشتر از دیسک اطراف ستارگان دارای عنصرهای سنگین‌تر دوام بیاورد.

احتمال دیگر این است که ستاره‌ای که فقط از عنصرهای سبک تشکیل شده است باید از یک ابر بسیار بزرگ غبار و گاز شکل بگیرد. این ابر غبار فوق‌العاده بزرگ همچنین یک دیسک عظیم در اطراف ستاره‌‌ی تازه‌ متولدشده به‌جا می‌گذارد. حتی اگر ستاره‌های دارای عناصر سبک به‌اندازه‌‌ی ستاره‌های دارای عنصر سنگین از خود پرتو منتشر کنند، باز هم پراکنده‌شدن دیسک زمان زیادی می‌برد. النا سابی، یکی از مؤلفان پژوهش می‌گوید این یافته پیامدهایی را برای چگونگی شکل‌گیری سیاره‌ها و همچنین نوع ساختار منظومه‌ها در محیط‌های مختلف به دنبال دارد.