گذشتۀ منظومه شمسی مشاهده شد!

وبسایت بیگ بنگ - زهرا جهانبانی: در فاصله‌ی فقط کمی بیش از ده سال نوری، گذشته‌ی منظومه‌ی شمسی را می توان به تماشا نشست. این منظومه ستاره‌ای نزدیک به منظومه خورشیدی ما، به مراحل ِ ابتدایی منظومه‌ی شمسی، شباهت دارد.

قابل درک است که ستاره‌شناسان مجذوب منظومه‌ی اپسیلون اریدانی شده‌اند. زیرا اولا این منظومه‌ی ستاره‌ای در مجاورت ِ منظومه‌ی خورشیدی ما قرار دارد، یعنی تقریبا ۱۰٫۵ سال نوری از خورشید فاصله دارد. دوما، مدتی است معلوم شده که این منظومه شامل دو کمربند سیارکی و یک دیسک بزرگ از بقایا میباشد. سوما، ستاره‌شناسان سال‌هاست مشکوک شده‌اند که این ستاره نیز ممکن است منظومه‌ای از سیارات داشته باشد.

مهم‌تر از همه، مطالعه‌ای جدید توسط تیمی از ستاره‌شناسان نشان می دهد که اپسیلون اریدانی ممکن است چیزی باشد که منظومه‌ی شمسی ما در دوران جوانی‌اش آن گونه بوده. این تیم با تکیه بر رصدخانه‌ی استراتوسفری ناسا با هواپیمای مادون قرمز نجوم(SOFIA)، تجزیه و تحلیل دقیقی از این منظومه را انجام دادند که نشان می دهد این منظومه، شباهت معماری قابل توجهی به منظومه شمسی دارد.

این تیم با رهبری کیت سو- ستاره‌شناس دانشیار در رصدخانۀ استوارد دانشگاه آریزونا- شامل محققان و ستاره‌شناسانی از گروه فیزیک و نجوم دانشگاه ایالتی آیووا، مؤسسه‌ی اخترفیزیک و رصدخانه‌ی دانشگاهی در دانشگاه ژنا (آلمان) و آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا و مرکز تحقیقات آمس بودند. این تیم از داده‌های به دست‌ آمدۀ پرواز هواپیمای سوفیا در ژانویه‌ی ۲۰۱۵، استفاده کردند. این تیم با ترکیب کردن مدلسازی کامپیوتری دقیق و تحقیقاتی که چندین سال به طول انجامید، توانستند تصمیمات جدیدی در مورد ساختار این دیسک بقایا اتخاذ کند.

همان طور که قبلا اشاره شد، مطالعات قبلی اپسیلون اریدانی نشان می‌دهد که این منظومه توسط ِ حلقه‌های ساخته‌ شده از موادی که در واقع از فرآیند تشکیل سیاره‌ باقی مانده‌اند، احاطه شده است. چنین حلقه‌هایی از گاز و گرد و غبار تشکیل شده‌اند و اعتقاد بر این است که شامل اجرام کوچک یخی و سنگی بسیاری نیز هستند- مانند کمربند کوپیر منظومه‌ی خورشیدی، که فراتر از نپتون به دور خورشید می‌چرخد.

اندازه‌گیری‌های دقیق از حرکت این دیسک نیز نشان داده که سیاره‌ای با جرمی تقریبا مشابه با جرم مشتری، در فاصله‌ای قابل مقایسه با فاصله‌ی مشتری از خورشید، به دور آن ستاره می‌چرخد. با این حال دانشمندان نتوانسته‌اند بر اساس داده‌های قبلی به دست‌آمده از تلسکوپ فضایی اسپیتزر ناسا، وضعیت مواد گرم درون دیسک- یعنی گرد و غبار و گاز- را تعیین کنند، که این منجر به دو مدل شد.

در مدل اول، مواد گرم در دو حلقه‌ی باریک بقایا که به ترتیب در فواصلی مطابق با فاصله‌ی کمربند اصلی سیارک و اورانوس از خورشید، به دور ستاره می‌چرخند، متمرکز شده‌اند. طبق این مدل، بزرگ‌ترین سیاره در این منظومه به احتمال زیاد با کمربند بقایای مجاور ارتباط دارد. در مدل دیگر، مواد گرم در دیسک پهنی قرار دارند، در حلقه‌های مشابه به کمربند سیارکی متمرکز نیستند، و به هیچ سیاره‌ای در منطقه‌ی درونی ارتباطی ندارند.

سو و تیمش با استفاده از تصاویر جدید سوفیا توانستند مشخص کنند که مواد گرم اطراف اپسیلون اریدانی به گونه‌ای که در مدل اول نشان داده شد، قرار گرفته‌اند. در اصل، یعنی حداقل در یک کمربند باریک قرار گرفته‌اند نه در دیسک پیوسته‌ی پهن. سو در بیانیه‌ی مطبوعاتی ناسا این گونه توضیح داد: «قدرت تفکیک فضایی بالای سوفیا به همراه پوشش منحصر به فرد طول موج و محدوده‌ی دینامیکی قابل توجه دوربین FORCAST باعث شد که بتوانیم انتشار گرم اطراف این منظومه را حل کنیم و مدل مواد گرم در نزدیکی مدار سیاره‌ی شبیه مشتری را تایید کنیم. علاوه بر این، برای متوقف ساختن صفحه‌ی گرد و غبار از منطقه‌ی بیرونی، به جرم سنگین سیاره‌ای نیاز است؛ یعنی مانند نقشی که نپتون در منظومه‌ی خورشیدی ما دارد. واقعا چشمگیر است که اپسیلون اریدانی، نسخه‌ی بسیار جوان‌تر منظومه‌ی خورشیدی ما، چقدر به منظومه‌ی ما شبیه است.»

این مشاهدات به لطف تلسکوپ‌های آنبورد سوفیا ممکن شد؛ قطر تلسکوپ‌های سوفیا بزرگتر از اسپیتزر، و ۲٫۵ متر است در حالی که قطر اسپیتزر ۰٫۸۵ متر است. این امر باعث قدرت تفکیک بیشتر شد؛ و این تیم جزئیات درون منظومه‌ی اپسیلون اریدانی، که از آنچه که با استفاده از داده‌های اسپیتزر مشاهده شده بود سه برابر کوچک‌تر بود، را تشخیص دادند.

ماسیمو مارنگو، یکی از نویسندگان این مقاله، دانشیار گروه اختر فیزیک دانشگاه آیووا است. وی در بیانیه‌ی مطبوعاتی در دانشگاه آیووا این گونه توضیح داد: «این ستاره، میزبان منظومه‌ای سیاره‌ای است که در حال حاضر تحت دستخوش فرآیندهای زمین‌شناسی مشابه با فرآیندهای زمین‌شناسی‌ای است که در جوانی برای منظومه‌ی خورشیدی ما رخ داده است، یعنی در زمانی که ماه بسیاری از دهانه‌هایش را به دست آورد، زمین در اقیانوس‌هایش آب به دست آورد، و شرایط مطلوب برای زندگی روی سیاره‌ی ما فراهم شد.»

در حال حاضر مطالعات بیشتری باید به این منظومه‌ی ستاره‌ای مجاور بپردازند تا در مورد ساختار آن بیشتر بیاموزیم و وجود سیارات بیشتر را تایید کنند. انتظار می‌رود که استفاده از ابزارهای نسل بعدی- مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب، که برای پرتاب در اکتبر ۲۰۱۸ برنامه‌ریزی شده است- در این زمینه بسیار مفید باشد. مارنگو در خبرنامه‌ای در مورد این پروژه نوشت: «جایزه‌ی پایان این راه این است که به ساختار واقعی دیسک خارج از این جهانی همچون اپسیلون اریدانی، و تعاملات آن با گروهی از سیارات احتمالا ساکن در منظومه‌اش، پی برده می‌شود. سوفیا با توانایی منحصر به فردش در گرفتن نور مادون قرمز در آسمان استراتوسفر خشک، توانست وضعیت کنونی این ستاره‌ی جوان و گذشته‌ی باستانی زمین در منظومه خورشیدی را مورد بررسی قرار دهد.»