سیارههای اولیه یا پروتوپلانتها (Protoplanets) اجرام آسمانی شگفتانگیزی هستند که هنوز در میانه فرایند شکلگیری بهعنوان یک سیاره کامل قرار دارند. این اجرام درون قرصهای عظیم گاز و غبار که ستارگان جوان و داغ را احاطه کردهاند، رشد میکنند. پروتوپلانتها معمولاً جرمی بسیار بزرگ دارند؛ برخی از آنها حتی چندین برابر جرم سیاره مشتریاند. این سیارات تازهمتولدشونده هنوز در محیط زادگاه خود مدفون هستند و بهطور فعال از مواد اطراف تغذیه میکنند. این تغذیه از طریق قرصهای کوچکتری انجام میشود که به دور هر پروتوپلانت شکل گرفته و به آن اجازه میدهد ماده از قرص اصلی جذب کرده و به سیاره در حال رشد منتقل کند.
برخلاف سیارههای بالغ که امروزه در منظومههای ستارهای میبینیم، پروتوپلانتها پنجرهای کمیاب به سوی درک فرایندهای خشن و آشفتهای باز میکنند که در دل فضا به تولد سیارات میانجامد. مشاهده مستقیم آنها به دانشمندان نشان میدهد که جهانهایی که اکنون میشناسیم چگونه در ابتدا شکل گرفتهاند.
اکنون گروهی از اخترشناسان موفق شدهاند یکی از این اجرام را درست در لحظه تولد رصد کنند. این جرم کیهانی با نام AB Aurigae b شناخته میشود؛ پروتوپلانت غولآسایی که حدود چهار برابر جرم مشتری دارد. این سیاره اولیه در فاصلهای معادل ۹۳ واحد نجومی از ستاره میزبان خود قرار گرفته است؛ یعنی تقریباً سه برابر فاصله میان خورشید و نپتون. اهمیت کشف این جرم زمانی دوچندان میشود که بدانیم دانشمندان توانستهاند لحظه جذب ماده توسط این پروتوپلانت را مشاهده کنند؛ گویی که شاهد رشد آن در زمان واقعی هستیم.
برای دستیابی به این کشف، یک گروه بینالمللی از اخترشناسان به رهبری پژوهشگران مرکز زیستاخترشناسی ژاپن، از دستگاه طیفسنج MUSE در رصدخانه تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) در شیلی استفاده کردند. این ابزار توانست خطوط نشری هیدروژن آلفا را از پروتوپلانت شناسایی کند. این نور هیدروژنی از گاز داغی تابیده میشود که بهصورت مارپیچ به درون سیاره میریزد و نشان میدهد سیاره از قرص سیارهزایی اطراف خود تغذیه میکند.
«**سامانه AB Aurigae تنها دومین سامانه سیارهای اولیه است که تاکنون در طولموج هیدروژن آلفا شناسایی شده و نخستین موردی است که طیف آن شباهتی به الگوی موسوم به پروفایل معکوس پیسیگنی (inverse P Cygni) دارد.»»
این جمله را «ت. کِری» از مرکز زیستاخترشناسی بیان کرده است.
اما این اصطلاح دقیقاً به چه معناست؟ الگوی معکوس پیسیگنی نشانهای است که نشان میدهد گاز به جای آنکه از جسم بیرون رانده شود، به سمت داخل و درون آن سقوط میکند. چنین الگویی پیشتر در ستارههای جوانی دیده شده بود که با سرعت زیاد در حال جذب ماده بودند؛ اما برای نخستین بار، در یک پروتوپلانت مانند AB Aurigae b شواهد واضحی از این فرایند به دست آمده است.
جزئیات طیف نشان میدهد که تابش هیدروژن در طولموجهایی اندکی آبیگراییده نسبت به خط هیدروژن آلفا ظاهر میشود. این آبیگرایی به معنای آن است که گاز با سرعتی حدود ۱۰۰ کیلومتر بر ثانیه به سمت ما حرکت میکند. در مقابل، ویژگیهای جذبی در طولموجهای سرخگراییده دیده میشود که نشاندهنده حرکت موادی است که با سرعت تقریبی ۷۵ کیلومتر بر ثانیه در حال دور شدناند. ترکیب این دو پدیده همان الگویی را میسازد که بهعنوان پروفایل معکوس شناخته میشود و دلیلی روشن بر ورود ماده به درون پروتوپلانت است.
آنچه AB Aurigae b را از دیگر سیارات جوان متمایز میسازد، این است که برخلاف سیارات نوپایی که تاکنون بهطور مستقیم تصویربرداری شدهاند و معمولاً در شکافهای پاکشده قرصهای گازی قرار دارند، این پروتوپلانت هنوز در دل همان قرص زایش خود مدفون است. همین ویژگی به دانشمندان اجازه میدهد که فرایند تغذیه واقعی و لحظهای سیاره را مشاهده کنند. از آنجا که سن این سامانه تنها حدود ۲ میلیون سال برآورد میشود، ما در واقع شاهد مراحل بسیار نخستین تولد یک سیاره هستیم.
این مشاهدات مدلهای استاندارد شکلگیری سیارات را نیز به چالش میکشد. در فاصلهای چنین دور از ستاره میزبان، به نظر میرسد AB Aurigae b نه از طریق تجمع تدریجی ذرات جامد در روش «رشد هستهای» (مانند آنچه برای مشتری و زحل اتفاق افتاده)، بلکه از راه فرایندی متفاوت پدید آمده باشد. در این روش، بخشهای متراکم قرص گازی به سرعت تحت نیروی گرانش خود فرو میریزند و به شکل یک سیاره غولپیکر درمیآیند.
کشف تابش هیدروژن از این پروتوپلانت در واقع شاهدی مستقیم بر جریان تجمع جرم در یک سیاره نوپاست که هنوز در قرص مادر خود جای دارد. این شواهد برای درک چگونگی رشد سیارات غولگازی در دوران شکلگیری بسیار ارزشمند است. قرص سیارهای کوچکی که به دور AB Aurigae b قرار گرفته، مانند یک «کانال تغذیه» عمل میکند و مواد را از قرص بزرگتر به درون این جرم جوان منتقل میکند.
کشف AB Aurigae b و ویژگیهای منحصر بهفرد آن، سرآغاز دورهای تازه در مطالعه شکلگیری سیارات است. این تازه آغاز راه است و اخترشناسان امیدوارند در آینده با مشاهدات دقیقتر دریابند چه میزان از تابش هیدروژنی شناساییشده مستقیماً از سیاره میآید و چه مقدار ناشی از نور بازتابیده یا بازپردازششده قرص اطراف است. همچنین پرسشی مهم باقی میماند: آیا نشانههای مشابهی را میتوان در سامانههای ستارهای جوان دیگر نیز یافت؟
پاسخ به این پرسشها نهتنها به ما کمک میکند بهتر بفهمیم سیارات غولپیکر چگونه متولد میشوند، بلکه تصویر روشنتری از تاریخچه کیهانی خودمان و شکلگیری غولهای گازی منظومه شمسی نیز ارائه خواهد داد.
