آیا ممکن است سیارات قابل سکونت قبل از تشکیل کهکشانها به وجود آمده باشند؟
در نخستین لحظات پس از انفجار بزرگ، هیچ عنصر سنگینی وجود نداشت. تنها هیدروژن (حدود ۷۵٪ از جرم جهان) و هلیوم (۲۵٪ باقیمانده) بودند. (احتمالاً مقادیر کمی از لیتیوم و حتی بریلیوم هم وجود داشت.) هیچ عنصری سنگینتر وجود نداشت، بنابراین چیزی برای تشکیل سیارات سنگی وجود نداشت.
چند صد میلیون سال بعد، اولین ستارهها و کهکشانها شکل گرفتند. نسلهای متوالی ستارهها که زندگی کرده و از بین رفتند، عناصر سنگینتر را ایجاد و در جهان پراکنده کردند. تنها پس از آن بود که سیارات سنگی، و در نتیجه سیارات قابل سکونت، توانستند تشکیل شوند. این اصل مدتها در نجوم پذیرفته شده بود.
اما تحقیق جدیدی که هنوز منتشر نشده، نشان میدهد که شاید دنیاهای قابل سکونت در مراحل اولیه “سپیدهدم کیهانی”، پیش از تشکیل کهکشانها، شکل گرفته باشند. عنوان این تحقیق «دنیاهای قابل سکونت تشکیلشده در سپیدهدم کیهانی» است و در سایت پیشانتشار arxiv.org در دسترس است. نویسنده اصلی این مقاله دانیل ویلِن از مؤسسه کیهانشناسی و گرانش دانشگاه پورتسموث در بریتانیا است.
این تحقیق بر اساس ابرنواخترهای اولیه است، اولین ستارههایی که در جهان منفجر شدند. این ستارههای عظیم زندگی کوتاه و پرشتابی داشتند و در انفجارهای عظیم از بین میرفتند. این ستارهها در حدود انتقال به سرخ ۲۰ به اوج خود رسیدند، زمانی که ستارههای جمعیت III که بسیار عظیم بودند، به عنوان ابرنواخترهای ناپایداری جفت منفجر شدند. شبیهسازیها نشان میدهند که این ستارهها در هالههای ماده تاریک شکل گرفتند، جایی که دمای مناسب اجازه تجمع هیدروژن مولکولی در مقادیر زیاد را میداد.
به گفته ویلِن و همکارانش، پس از انفجار این ستارهها، ستارههای کمجرم شکل گرفتند. اطراف این ستارهها سیارات کوچک تشکیل شدند و این به تشکیل دنیاهای سنگی و احتمالاً قابل سکونت منجر شد. این رویدادها پیش از شکلگیری کهکشانها رخ داد. این نتایج بر اساس شبیهسازیهایی است که تیم تحقیقاتی با نرمافزار Enzo انجام داده است.
ماجرا از یک ستاره با جرمی حدود ۲۰۰ برابر جرم خورشید آغاز میشود. این ستاره تنها حدود ۲.۶ میلیون سال زندگی میکند و سپس به عنوان یک ابرنواختر ناپایداری جفت منفجر میشود. این انفجار حباب ابرنواختری را با فلزات سنگین غنی میکند. پس از آن، حدود ۳ میلیون سال بعد، ناپایداریهای هیدرواستاتیک باعث تشکیل هستهای متراکم با جرمی حدود ۳۵ برابر جرم خورشید میشوند.
نویسندگان توضیح میدهند: «تمام شرایط لازم برای تشکیل سیاره در این هسته برآورده میشود: رشد غبار، افزایش غبار در یک منطقه کمتحرک، آغاز ناپایداری جریانی، و تبدیل غبار به سیارات کوچک.»
جایی که این مطالعه با تحقیقات قبلی تفاوت دارد، این است که گاز غنیشده از فلزات سنگین ناشی از انفجار ابرنواختر سریعتر خنک میشود. این باعث میشود ستاره بعدی زودتر شکل بگیرد و در نتیجه سیارات کوچک و سیارات نیز سریعتر تشکیل شوند.
در نهایت، یک پیشستاره با جرمی حدود ۰.۳ برابر جرم خورشید تشکیل شد. سپس سیارات کوچک در فاصلهای بین ۰.۴۶ تا ۱.۶۶ واحد نجومی از این ستاره شکل گرفتند. زندگی به آب نیاز دارد و شبیهسازیهای محققان نشان داد که این منظومه جوان مقدار آبی مشابه منظومه شمسی ما داشت.
اعتبار تصویر: ویلِن و همکاران، 2025.
سیارات کوچک در دیسک اطراف ستاره کمجرم تشکیل شدند و با گذشت زمان با هم ترکیب شده و سیارات را به وجود آوردند. از آنجا که ابرنواخترهای اولیه عناصری مانند کربن، اکسیژن و آهن ایجاد کردند، احتمالاً همه مواد لازم برای تشکیل سیارات سنگی، حتی حیات، وجود داشته است.
نکته شگفتانگیز این است که این وقایع ممکن است پیش از شکلگیری اولین کهکشانها رخ داده باشد. اگر این درست باشد، دیدگاه ما نسبت به جهان و حیات را تغییر خواهد داد. با این حال، این فقط یک شبیهسازی است. چگونه میتوان آن را با مشاهدات تأیید کرد؟
ویلِن و همکارانش در مقاله خود مینویسند: «این سیارات میتوانند به عنوان دنیاهای منقرضشده در اطراف ستارههای باستانی و کمفلز در کهکشان در بررسیهای آینده سیارات فراخورشیدی شناسایی شوند.»
به گفته نویسندگان، اگر شرایط دقیقاً مناسب باشد، سیارات سنگی حتی زودتر از آنچه شبیهسازیها نشان میدهند میتوانند تشکیل شده باشند. اگر این درست باشد، مسیر تکامل جهان کاملاً تغییر خواهد کرد.
با این حال، این تنها یک مطالعه است و بر ابرنواخترهای اولیه تکیه دارد. آیا اصلاً این ابرنواخترها وجود داشتهاند؟ دستکم شواهدی وجود دارد که نشان میدهد احتمالاً وجود داشتهاند.
بدیهی است که مشاهده ابرنواخترهای اولیه بسیار دشوار است. آنها در دورانی بسیار دور رخ دادهاند و به شدت دور و کمنور هستند. احتمالاً با فناوری فعلی غیرممکن است.
علاوه بر این، درباره ستارههای جمعیت III که منشأ ابرنواخترهای اولیه بودند، عدم قطعیت زیادی وجود دارد. جرم دقیق، طول عمر و مکانیزم انفجار آنها مشخص نیست. شرایط شدید جهان اولیه نیز هنوز به طور کامل درک نشده است.
اعتبار تصویر: ناسا / تیم علمی WMAP – پیوند تصویر، حوزه عمومی، پیوند به منبع.
با این حال، این چالشها به این معنا نیست که ابرنواخترهای اولیه وجود نداشتهاند. بنابراین، ستارهشناسان نمیتوانند وجود آنها را رد کنند، همانطور که امکان تشکیل سیارات قابل سکونت اولیه را هم نمیتوان رد کرد.
در حال حاضر، راهی برای اثبات یا رد این تحقیق وجود ندارد. اما این تحقیق مسیر جدیدی برای تفکر و امکانهای تازه باز میکند.