طبق این تصویر کلاسیک، ابرهای بسیار متراکم از گاز—که عمدتاً از هیدروژن مولکولی (H₂) تشکیل شده‌اند—تحت تأثیر نیروی گرانش دچار رمبش می‌شوند. این رمبش تدریجی باعث می‌شود بخش‌هایی از ابر متراکم‌تر گردد و به توده‌هایی تبدیل شود که «هسته‌های پیش‌ستاره‌ای» نام دارند. این هسته‌ها با جذب جرم از پیرامون خود به‌تدریج رشد می‌کنند و به مرحله‌ای می‌رسند که در آن یک نوزاد ستاره‌ای یا همان پیش‌ستاره (Protostar) شکل می‌گیرد.
پیش‌ستاره‌ها در آغاز تولد بسیار سردتر از ستاره‌های کامل‌اند. آن‌ها در دل ابرهای زادگاه خود دفن شده‌اند و هنوز تحت فشار گرانشی در حال فشرده شدن‌اند. در این مرحله، دمای سطح آن‌ها به‌اندازه‌ای نیست که بتواند تابش انرژی در طیف فرابنفش (UV) تولید کند. طبق مدل‌های استاندارد، فقط ستاره‌های نسبتاً بالغ–آن‌هایی که دمای سطحی بسیار بالا دارند–قادرند مقدار قابل‌توجهی از پرتوهای فرابنفش را ساطع کنند.
اما برخلاف انتظار، هنگامی که اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) و به‌خصوص ابزار MIRI (طیف‌سنج و تصویربردار مادون‌قرمز میانی) به رصد پنج پیش‌ستاره در ابر مولکولی مارافسای (Ophiuchus) پرداختند—ابر عظیمی که در فاصله‌ی حدود ۴۵۰ سال نوری از زمین قرار دارد—با پدیده‌ای غیرمنتظره روبه‌رو شدند:
نشانه‌هایی روشن و غیرقابل‌انکار از وجود پرتوهای فرابنفش در محیط اطراف این ستاره‌های نوزاد.
این کشف شوک‌برانگیز بود. زیرا طبق دانش فعلی، چنین ستاره‌های جوان و سردی اصلاً نباید بتوانند چنین تابشی تولید کنند.
دکتر آگاتا کارسکا از دانشگاه تورون و مؤسسه رادیو اخترشناسی ماکس پلانک در این باره می‌گوید:
«این نخستین شگفتی است. ستاره‌های جوان از نظر فیزیکی قادر نیستند منبع چنین تابشی باشند؛ آن‌ها نمی‌توانند پرتو فرابنفش تولید کنند. بنابراین اساساً نباید چنین چیزی را انتظار داشته باشیم. بااین‌حال ما نشان داده‌ایم که تابش فرابنفش در نزدیکی پیش‌ستاره‌ها رخ می‌دهد.»
چگونه این کشف انجام شد؟ نقش کلیدی هیدروژن مولکولی
این یافته زمانی آشکار شد که تیم تحقیقاتی به تجزیه‌وتحلیل تابش‌های هیدروژن مولکولی پرداخت. نکتهٔ مهم آن است که JWST—به‌ویژه ابزار MIRI—توانایی خارق‌العاده‌ای در مشاهده و تفکیک تابش‌های مادون‌قرمز دارد، تابش‌هایی که برای بسیاری از تلسکوپ‌های دیگر غیرقابل‌تشخیص یا بسیار مبهم‌اند.
مولکول H₂ فراگیرترین مولکول در کیهان است. این مولکول ده‌هزار برابر بیشتر از CO، دومین مولکول فراوان کیهان، وجود دارد.
هنگامی که پرتو فرابنفش به مولکول H₂ برخورد می‌کند، موجب برانگیختگی آن می‌شود—برانگیختگی‌ای که طی آن الکترون‌ها یا سطوح انرژی مولکول تغییر می‌کنند—و این تغییرها الگوهای طیفی مشخص و قابل تشخیص ایجاد می‌کنند.
دانشمندان دقیقاً چنین الگوهای طیفی را مشاهده کردند؛ نشانه‌هایی واضح از آنکه تابش فرابنفش در محیط نزدیک این پنج پیش‌ستاره فعال است.
اما این تابش از کجا می‌تواند آمده باشد؟
اگر این ستاره‌های جوان هنوز دمای کافی برای تولید UV ندارند، پس منشأ آن چیست؟
فرضیه‌ی اولیه: تابش از بیرون می‌آید، نه از خود پیش‌ستاره‌ها
تیم پژوهش ابتدا فرض کرد که منشأ این تابش از سایر ستارگان گرم و پرانرژی موجود در همان ناحیه است. در ابر مولکولی مارافسای، ستارگان نوع B وجود دارند—ستارگانی بسیار داغ و پرنور که به‌طور طبیعی مقادیر زیادی پرتو فرابنفش تولید می‌کنند.
پژوهشگران نقشه‌ای از موقعیت ستارگان B و پیش‌ستاره‌های مورد مطالعه تهیه کردند و:
- شدت UV پیش‌بینی‌شده در هر ناحیه را محاسبه کردند
- فاصله‌ها را در نظر گرفتند
- و نقش غبار میان‌ستاره‌ای را بررسی کردند
زیرا غبار، تابش UV را جذب می‌کند و آن را در طول‌موج‌های بلندتر بازتاب می‌دهد. بنابراین اگر غبار زیاد باشد، UV کمتری به ناحیهٔ پیش‌ستاره می‌رسد.
پس با تحلیل ترکیب غبار می‌توان میزان تابش UV ورودی را نیز تخمین زد.
اما نتیجه کاملاً غافلگیرکننده بود:
نشانه‌های فرابنفش در هر پنج پیش‌ستاره تقریباً یکسان بود، با وجود اینکه شدت UV محیطی در نقاط مختلف ابر تفاوت‌های چشمگیر داشت.
این یعنی:
تابش UV از بیرون نمی‌آید.
منشأ آن باید داخلی یا دست‌کم محلی باشد.
فرضیه‌ی جدید: شاید شوک‌های حاصل از فوران‌های پیش‌ستاره‌ای مسئول باشد
پیش‌ستاره‌ها در دوران رشد خود، هنگام بلعیدن گاز و غبار، معمولاً جریان‌های خروجی و جت‌های قدرتمند به بیرون پرتاب می‌کنند. این جت‌ها هنگامی که با محیط اطراف برخورد می‌کنند، باعث ایجاد موج‌های شوک می‌شوند که گاز پیرامون را فشرده و داغ می‌کند.
دانشمندان گمان می‌کنند:
- یا این شوک‌ها
- یا محل برخورد مواد فرو‌ریزنده روی سطح پیش‌ستاره
- یا هر دو
می‌توانند انرژی کافی تولید کنند تا مقدار اندکی تابش فرابنفش بسازند.
این توضیح جدید چند ویژگی مهم دارد:
۱. محوطه‌ای و محدود است — تابش دقیقاً در همان نواحی که باید ظاهر می‌شود.
۲. شدت آن یکنواخت است — مستقل از منابع خارجی.
۳. با مدل‌های مشاهده‌شده سازگار است — به‌ویژه الگوهای طیفی H₂.
یک انقلاب در مدل‌های ستاره‌زایی
اگر این فرضیه درست باشد، بدین معناست که:
- مدل‌های موجود دربارهٔ مراحل اولیهٔ شکل‌گیری ستاره ناقص‌اند
- وجود تابش فرابنفش در مراحل ابتدایی تولد ستاره باید دوباره بررسی و بازتعریف شود
- فرآیندهای شیمیایی در فضا—به‌ویژه تشکیل، تخریب یا تحول مولکول‌ها—ممکن است به حضور UV حساس‌تر از آن باشد که پیش‌تر تصور می‌شد
- مسیر شکل‌گیری منظومه‌های سیاره‌ای نیز ممکن است متفاوت از فرضیات کلاسیک باشد
تا امروز، تقریباً تمام مدل‌های نظری می‌گفتند:
«در محیط پیش‌ستاره‌ای هیچ تابش فرابنفش قابل‌توجهی وجود ندارد.»
اما اکنون، شواهد جدید می‌گویند:
«نه‌تنها UV وجود دارد، بلکه احتمالاً عنصر اساسی در تعیین ترکیب شیمیایی و ساختار جریان‌های خروجی است.»
این امر پیامدهای عمیقی برای مطالعات:
- شیمی میان‌ستاره‌ای
- تکامل ابرهای مولکولی
- و شکل‌گیری سیارات اولیه
دارد.
نقش تعیین‌کنندهٔ تلسکوپ جیمز وب
تلسکوپ جیمز وب بار دیگر نشان داده که درک ما از کیهان را وارد مرحله‌ای کاملاً جدید کرده است.
ابزار MIRI توانایی دارد:
- بسیار بیشتر از تلسکوپ‌های قبلی درون غبار را ببیند
- امضاهای طیفی بسیار ضعیف را آشکار کند
- ساختار و دمای گازهای پیچیده را بررسی نماید
این قابلیت باعث شده JWST بتواند چیزهایی را کشف کند که نسل‌های پیشین تلسکوپ‌ها از آن ناتوان بودند.
این یافتهٔ جدید یکی از پرمعنا‌ترین کشفیات در حوزهٔ تولد ستاره‌هاست.
نتیجه‌گیری: چرا این کشف اهمیت بنیادی دارد؟
این پژوهش فقط یک مشاهدهٔ عجیب نیست؛ بلکه:
۱. مدل‌های فعلی تولد ستاره‌ها را زیر سؤال می‌برد
اگر پیش‌ستاره‌ها واقعاً به‌طور محلی UV تولید می‌کنند، باید فرآیندهای انرژی‌زای جدیدی تعریف شوند.
۲. بر شیمی محیط‌های ستاره‌زا اثر می‌گذارد
UV می‌تواند:
- مولکول‌ها را بشکند
- واکنش‌ها را تسریع کند
- یا مسیرهای شیمیایی جدیدی ایجاد کند
این امر بر ترکیب نهایی دیسک‌های پیش‌سیاره‌ای و مواد اولیهٔ ساخت سیارات تأثیر می‌گذارد.
۳. بر پیش‌بینی پیدایش سیارات قابل‌سکونت اثر دارد
دانش ما از اینکه چه مولکول‌هایی می‌توانند در محیط‌های ستاره‌ای پایدار بمانند، باید بازنویسی شود.
این موضوع به فهم ما از تشکیل آب، متان، آمونیاک، و سایر مولکول‌های حیاتی مرتبط است.
۴. نشان می‌دهد که تلسکوپ جیمز وب عصر جدیدی از «نجوم دقیق» را آغاز کرده است
هرچه وضوح بیشتر، شگفتی‌ها نیز بیشتر.
و در نهایت…
منشأ دقیق UV در اطراف پیش‌ستاره‌ها هنوز یک راز است—اما اکنون می‌دانیم که این راز واقعاً وجود دارد و باید به آن پرداخت.
پژوهشگران می‌گویند:
«پیش‌ستاره‌های جوان نباید بتوانند تابش فرابنفش تولید کنند، اما می‌کنند. ما باید نظریه‌های خود را اصلاح کنیم.»
زمان نشان خواهد داد که آیا این کشف بنیان‌های نظری ستاره‌زایی را بازتعریف خواهد کرد یا خیر.
و این همان دلیلی است که ما علم انجام می‌دهیم—تا بفهمیم جهان واقعاً چگونه کار می‌کند، حتی اگر پاسخ‌ها خلاف انتظارات ما باشند.
