دورتر از ما، در دل حاشیه دورافتادهای
از کهکشان راه شیری، جایی که نور ستارهها به سختی از دیوارهای غبار عبور میکند، یک
ستارهی جوان بهتازگی از خواب کیهانی برخاسته و سکوت محیط میانستارهای را شکسته
است. این «نوزاد کیهانی» که ۱۵
هزار سال نوری از زمین فاصله دارد، در تازهترین تصویر فروسرخ تلسکوپ فضایی جیمز
وب خود را در حال پرتاب دو فوران عظیم (دو جت ستارهای) نشان داده است. این فورانها
هشت سال نوری گستردهاند، با سرعت سرسامآور صدها هزار کیلومتر در ساعت حرکت میکنند
و روایتگر داستانیاند که هرگز با چشم انسان قابل دیدن نبود.
تلسکوپ جیمز وب نه تنها یک تصویر نجومی
ثبت و منتشر کرده؛ بلکه لحظهای منحصربفرد از فرآیند تولد ستارگان بزرگ را گرفته
است؛ همان ستارگانی که آینده یک سحابی جدید، یک انفجار ابرنواختری و شاید نسل تازهای
از عناصر سنگین را رقم خواهند زد.
کشف تازهی تلسکوپ جیمز وب
منطقهی ثبتشده بخشی از سحابی Sh2-284 یا شارپلس است؛ و در لبهی بازوی مارپیچی راه شیری قرار دارد. این مناطق معمولاً با چشم دیده نمیشوند، زیرا غبار میانستارهای، نور مرئی را میبلعد و اجازه نمیدهد ستارههای تازه متولد شده دیده شوند و اینجاست که دوربین فروسرخ جیمز وب وارد میدان شد. دوربین فروسرخ مثل دیدن جهان با چشمانی است که از میان دود و مه هم عبور میکند. حساسیت جیمز وب در طولموجهای فروسرخ به او اجازه میدهد: دماهای زیر ۱۰۰ کلوین را تشخیص دهد، به عمق ابرهای گاز نفوذ کند و ساختارهای پنهان در دل ابرهای مولکولی را از سایه بیرون بکشد.این قابلیت بهطور مستقیم به ما اجازه میدهد مراحل اولیه تولد ستارگان پرجرم را ببینیم؛ فرآیندی که تا همین چند سال پیش بیشترش حدس و مدلسازی بود و امروز امکان دیدن این پدیده شگفت برای ما فراهم شده.
داستان شکلگیری یک ستاره غولپیکر
-در ابتدا یک هسته چگال گازی شکل میگیرد که توسط نیروی گرانش به درون فرو میریزد. هرچه ماده بیشتری سقوط میکند، فشار و دمای مرکزی افزایش مییابد. زمانی که دما به حدود ۱۰ میلیون درجه میرسد، واکنشهای همجوشی هستهای آغاز میشود.
-اما پیش از این تولد کامل، یک مرحله
مهم وجود دارد، مرحلهی نوزاد ستارهای؛ در این مرحله، ستاره مانند یک توپ داغ از
گاز و غبار است که هنوز کامل نشده.
-به دلیل چرخش و میدان مغناطیسی ایجاد
شده، بخشی از ماده به جای فرو رفتن در درون ستاره، به صورت دو جت باریک و پرسرعت
از دو قطب بیرون میزند. اینها همان "فورانهای دوطرفه" هستند.
-جیمز وب عزیز دقیقاً همین لحظه را
شکار کرده است، جایی که ستاره هنوز از پیله خود بیرون نیامده و تشکیل نشده، اما
توانایی پرتاب فورانهایی با طول ۸
سال نوری را دارد. ولی این فورانها فقط زیبایی بصری ندارند؛ آنها سند زندهای از
قوانین فیزیکیاند که تولد یک ستاره بزرگ را برای ما نمایش میدهد.
اندازهگیری فورانها: چرا ۸ سال نوری مهم است؟
برای درک بزرگی این عدد کافی است بدانیم: فاصله زمین با نزدیکترین ستارهی بعد از خورشید حدود ۴.۲ سال نوری است، یعنی هر کدام از دو جت به اندازهی دو برابر فاصله ما با پروکسیما قنطورس امتداد دارد.سرعت فورانها بر اساس مدلهای طیفی حدود ۲۰۰ تا ۴۰۰ هزار کیلومتر در ساعت تخمین زده میشود. این سرعتها صدها برابر سریعتر از گلولهی شلیک شده بر روی زمین است.جیمز وب توانست شوکهایی را که این فورانها هنگام برخورد با محیط گازهای پیرامون ایجاد کردهاند، ثبت کند. همین شوکها باعث درخشش خطوط خاص پرتوی فروسرخ میشود که در تصویر نهایی منتشر شده میبینیم.
این رصد چه چیز جدیدی به علم اضافه میکند؟
شکلگیری ستارگان پرجرم همیشه برای
ستارهشناسان معما بوده زیرا این ستارگان خیلی سریع تکامل مییابند، در میان ابرهای
بسیار ضخیم غبار تشکیل میشوند و به ندرت میتوانیم مراحل اولیه تشکیل آنها را
مشاهده کنیم.
حالا برای نخستین بار، جیمز وب تصویری
با وضوح کافی ارائه داده که نشان میدهد:
1. جتها نقش کلیدی در نظم دادن به فرایند
رشد دارند. اگر این جتها نبودند، ماده بیش از حد روی ستاره میریخت و سیستم فرو میپاشید.
2. ستارگان پرجرم هم مثل ستارگان کمجرم جتهای
دوطرفه دارند و این موضوع پیشتر مورد بحث بود اما اکنون با داده واقعی تأیید شده.
3. سرعت و طول فورانها نشان میدهد میدان
مغناطیسی ستاره بسیار قوی است و این قدرت مغناطیسی یکی از عوامل اصلی شکلگیری
ناهموار ماده در قرص اطراف آن است.
این اطلاعات راهنمایی مهمی برای مدلسازی
تکامل ستارگان پرجرم است؛ ستارگانی که در آینده به ابرنواختر تبدیل میشوند و
عناصر سنگین مثل آهن، نیکل و طلا را در کیهان پخش میکنند.
آینده این ستاره: از تولد سهمگین تا مرگ باشکوه
این ستاره در مرحله کنونی هنوز یک پیشستاره یا Protostars است.در سالهای آینده منظور )میلیونها سال آینده( رشد خواهد کرد و جرمش به دهها برابر خورشید خواهد رسید.
سرنوشت چنین ستارگانی کاملاً مشخص
است:
۱. مرحله
جوانی؛ ستاره پس از فروکش کردن جتها
وارد مرحله ثبات میشود. همجوشی هیدروژن در هسته، آن را روشن نگه میدارد.
۲. مرحله
بلوغ؛ به دلیل جرم زیاد، با سرعت بسیار بالاتری نسبت به خورشید سوخت مصرف میکند.
خورشید ما ۱۰ میلیارد سال عمر میکند، اما این ستارهی بزرگ حتی به ۵ میلیون سال هم نمیرسد.
۳. انفجار
نهایی؛ در پایان عمر، هستهی ستاره فرو ریخته و یک ابرنواختر عظیم تشکیل میشود، این
انفجار قادر است: یک سحابی جدید ایجاد کند، عناصر سنگین را به فضا پرتاب کند و شاید
یک ستارهی نوترونی یا حتی یک سیاهچاله بسازد
هرچه باشد، آینده این ستاره داستانی
است که میلیونها سال بعد باز هم سوژه رصدخانههای نسلهای آینده خواهد بود.
حالا چرا این تصویر تا این حد مهم شد و خبرش سروصدایی به پا کرده؟
۱. ثبت
لحظهای بسیار نادر؛ زیرا که مشاهدهی
جتهای ستارهای مرتبط با ستارگان پرجرم موضوعی کم سابقه است.
۲. جزئیات
تصویری حیرتانگیز؛ تصویر با دقت فروسرخ عکسبرداری شده، محل دقیق خروج جتها، شوکهای
ناشی از برخورد و ساختار رشتهای ابرهای گازی نشان داده میشود.
۳. اثبات
یک نظریه کلیدی؛ تا سالها تصور میشد ستارگان عظیم ممکن است جت نداشته باشند. این
تصویر این نظریه را تثبیت کرد.
۴. گسترش مرزهای تکنولوژی؛ جیمز وب به ما نشان داد میتواند حتی در دورترین بخشهای راه شیری نیز پیشستارهها را با این وضوح بررسی کند و تصاویری از آنها برای ما مخابره کند.
نقش جیمز وب
برای نظریهپردازان حوزه فضا، این بخش
اهمیت ویژهای دارد، حسگرهای فروسرخ قادر است ساختارهای تاریک را در طولموجهای: ۲ میکرون، ۴.۴ میکرون، ۴.۸
میکرون ثبت کند؛ دقیقاً همان طولموجهایی که از میان غبار عبور میکنند. آینه ۶.۵ متری است و قدرت گردآوری نور آینه جیمز
وب ۶ برابر هابل است.
دقت نمایش ساختارهای جیمزوب قادر است
در ویژگیهایی کوچکتر از ۰.۱
ثانیه قوسی تفکیک انجام دهد.
این معنیاش آن است که میتواند
ساختارهای ظریفی به اندازه یک سیاره را از فاصله ۱۵ هزار سال نوری تشخیص دهد.
این رصد فقط یک عکس زیبا نیست؛ یک داده بنیادی برای مدلهای جدید است و چند پیامد کلیدی:
۱. شناخت
بهتر زادگاه عناصر سنگین؛ انفجار ستارگان پرجرم در آینده منبع اصلی طلا، پلاتین و
عناصر سنگین است. با شناخت بهتر مراحل اولیه، میتوانیم چرخه شیمیایی کهکشان را دقیقتر
مدل و بررسی کنیم.
۲. کمک
به یافتن ستارگان پرجرم بیشتر؛ این رصد ثابت کرد نواحی حاشیهای راه شیری نیز فعالیت
ستارهزایی دارند.
۳. تقویت
نظریههای جدید شکلگیری سیاهچالهها؛ اگر ستارههای پرجرم در نهایت سیاهچاله
بسازند، بررسی مراحل اولیهشان مسیر خوبی برای پیشبینی رفتارشان پس از مرگ است.
۴. نقش
میدان مغناطیسی در تکامل؛ این مشاهدات شواهد مستقیم از نقش کلیدی میدان مغناطیسی
در تشکیل ستارگان پرجرم ارائه میدهد.
نتیجهگیری
تصویر تازه جیمز وب یک دستاورد علمی
صرف نیست؛ یک نقشه راه برای درک تولد و مرگ ستارههای عظیم است. این ستاره جوان،
آزمایشگاهی طبیعی است که در آن میتوان دینامیک جتهای ستارهای، فرآیند رشد
ستارگان غولپیکر و تأثیر میدانهای مغناطیسی را مطالعه کرد. از دل این کشف، نه
تنها آینده یک ستاره، بلکه آینده علم ستارهشناسی روشنتر میشود.