سامانهی خورشیدی ما که امروز در میانهی عمر خود قرار دارد، عمدتاً محیطی آرام و پایدار است. سیارات کاملاً شکل گرفتهاند، هر یک در مدار مشخص خود حرکت میکنند و با نظمی قابل پیشبینی به دور خورشید میچرخند. در نگاه اول، همهچیز منظم، ساکن و بیتنش به نظر میرسد. اما این آرامش همیشگی نبوده است. در گذشتههای بسیار دور، سامانهی خورشیدی جوان ما دورهای پرآشوب و خشن را پشت سر گذاشته؛ دورهای که در آن برخوردهای سهمگین میان اجرام آسمانی، بسیاری از آنها را به قطعات ریز و درشت خرد کرده است. کمربند سیارکی اصلی، که امروزه میان مدار مریخ و مشتری قرار دارد، گواهی زنده از آن دوران پرتنش است؛ کمربندی پر از خردهسنگها و بقایای برخوردهایی که میلیاردها سال پیش رخ دادهاند.
بر اساس شواهد موجود، به نظر میرسد چنین گذشتهی آشوبناکی فقط مختص سامانهی خورشیدی ما نبوده است. تقریباً همهی سامانههای سیارهای در مراحل اولیهی شکلگیری خود، دورهای مملو از برخوردها، انفجارها و ویرانیها را تجربه میکنند. به بیان دیگر، گریزی از این خشونت کیهانی نیست. یکی از نمونههای برجستهای که این واقعیت را بهخوبی نشان میدهد، سامانهی ستارهای فُمالهوت است.
فُمالهوت در حقیقت یک سامانهی سهستارهای است. ستارهی اصلی این مجموعه، فُمالهوت A، ستارهای پرجرمتر و درخشانتر از خورشید ماست. در کنار آن، فُمالهوت B یک ستارهی رشتهی اصلی و فُمالهوت C یک کوتولهی سرخ است. آنچه بیش از همه توجه اخترشناسان را جلب میکند، فُمالهوت A است؛ ستارهای جوان با سنی در حدود ۴۰۰ میلیون سال، که در مقیاس کیهانی هنوز در دوران نوجوانی خود به سر میبرد.
در سال ۲۰۰۵، اخترشناسان موفق شدند برای نخستین بار بهطور مستقیم نوری را که از یک کمربند عظیم و بیضویشکل از غبار پیرامون فُمالهوت A ساطع میشد، تصویربرداری کنند. این کمربند غباری بسیار بزرگتر از کمربند کویپر در سامانهی خورشیدی ماست. پژوهشگران در آن زمان اعلام کردند که این غبارها احتمالاً حاصل برخوردهای پیدرپی میان دنبالهدارها و سیارکهایی است که به دور این ستارهی جوان در گردشاند.
چند سال بعد، در سال ۲۰۰۸، اعلام شد که یک نامزد سیارهی فراخورشیدی با نام «فُمالهوت b» در همان حلقهی غباری شناسایی شده است. این خبر در ابتدا هیجان زیادی در جامعهی اخترشناسی ایجاد کرد، چرا که فُمالهوت b یکی از نخستین سیارات فراخورشیدی بود که بهطور مستقیم تصویربرداری شده به نظر میرسید. اما پژوهشهای بعدی نشان دادند که این جرم احتمالاً یک سیارهی واقعی نیست، بلکه ابری از غبار است که در نتیجهی برخورد دو جرم بزرگ موسوم به سیارکواره یا «پلنتسیمال» ایجاد شده است.
با وجود این ابهام، اخترشناسان بررسیهای خود را متوقف نکردند. سالها بعد، مشاهدات دقیقتر تلسکوپ فضایی هابل، وجود تودهی غباری دومی را در اطراف فُمالهوت آشکار کرد. این دو منبع غباری اکنون با نامهای «منبع پیرامونستارهای ۱» (cs1) و «منبع پیرامونستارهای ۲» (cs2) شناخته میشوند.
اعتبار تصویر: Kalas و همکاران، ۲۰۲۵، نشریه Science. https://doi.org/10.1126/science.adu6266
پژوهش جدیدی که در نشریهی معتبر Science منتشر شده، به نظر میرسد سرانجام پرده از ماهیت واقعی این منابع برداشته است. عنوان این پژوهش «دومین برخورد سیارکوارهای در سامانهی فُمالهوت» است و نویسندهی اصلی آن پل کالاس، استاد وابستهی اخترشناسی در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، است.
کالاس و همکارانش در مقالهی خود مینویسند: «ستارهی نزدیک فُمالهوت بهوسیلهی یک منبع فشرده، موسوم به فُمالهوت b، احاطه شده است که پیشتر یا بهعنوان یک سیارهی فراخورشیدی پوشیده از غبار تفسیر میشد یا بهعنوان ابری از غبار که بر اثر برخورد دو سیارکواره ایجاد شده است. چنین برخوردهایی بهندرت مشاهده میشوند، اما بقایای آنها میتواند در تصاویر مستقیم آشکار شود.»
فُمالهوت تنها حدود ۲۵ سال نوری با زمین فاصله دارد و به همین دلیل یکی از اهداف محبوب برای رصدهای اخترشناسی است. منبع cs2 در تصاویر قدیمیتر هابل دیده نمیشد، اما زمانی که تیم پژوهشی در سال ۲۰۲۳ دوباره این سامانه را رصد کرد، این منبع جدید بهوضوح ظاهر شده بود. در همان تصاویر، cs1 دیگر قابل مشاهده نبود، که این موضوع فرضیهی ابری بودن آن را تقویت میکند؛ ابری که در گذر زمان پراکنده شده و از بین رفته است.
این کشف جدید نشان میدهد که cs1 بهاحتمال زیاد یک سیارهی فراخورشیدی نبوده است. نویسندگان مقاله تأکید میکنند: «ظاهر شدن Fom cs2 این تفسیر را تقویت میکند که cs1 یک ابر غباری ناشی از برخورد سیارکوارهها بوده، نه نوری بازتابشده از غبار پیرامون یک سیارهی فراخورشیدی. ما هر دو منبع cs1 و cs2 را بهعنوان شواهدی از یک فرایند برخوردی فعال در سامانهی سیارهای فُمالهوت تفسیر میکنیم.»
ظهور ناگهانی cs2 در ناحیهای که بارها و بارها مورد رصد قرار گرفته، نکتهای بسیار مهم است. این موضوع نشان میدهد که برخوردها در این سامانه همچنان فعال و در حال وقوعاند؛ نتیجهای که برای یک سامانهی ستارهای جوان چندان دور از انتظار نیست.
پل کالاس در اینباره میگوید: «این قطعاً نخستین باری است که در یک سامانهی سیارهای فراخورشیدی، نقطهای از نور را میبینم که انگار از هیچ ظاهر شده است. این منبع در هیچیک از تصاویر قبلی هابل وجود نداشت، و این یعنی ما عملاً شاهد یک برخورد خشونتبار میان دو جرم عظیم بودهایم؛ برخوردی که ابری عظیم از بقایا ایجاد کرده، چیزی کاملاً متفاوت از آنچه امروز در سامانهی خورشیدی خود میبینیم. شگفتانگیز است!»
نکتهی گیجکننده دربارهی هر دو منبع cs1 و cs2، نزدیکی آنها به یکدیگر است. اگر سامانههای جوان تا این حد آشفته و تصادفی باشند، انتظار میرود چنین ابرهای برخوردی در فواصل بسیار دورتری از هم شکل بگیرند. اما در عوض، هر دو منبع در بخش داخلی حلقهی بیرونی بقایای فُمالهوت قرار دارند.
اعتبار تصویر: اثر Ngc1535 – کار شخصی، تحت مجوز CC BY-SA 4.0، ویکیمدیا کامنز (https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=131685936)
افزون بر این، این دو برخورد تنها با فاصلهی حدود ۲۰ سال از یکدیگر رخ دادهاند؛ فاصلهای بسیار کوتاه در مقیاس کیهانی. این موضوع این پرسش را مطرح میکند که آیا این برخوردها واقعاً تصادفی بودهاند یا خیر.
کالاس توضیح میدهد: «نظریههای پیشین پیشبینی میکردند که چنین برخوردی شاید هر ۱۰۰ هزار سال یکبار یا حتی با فاصلهی زمانی بیشتر رخ دهد. اما اینجا، در مدت فقط ۲۰ سال، دو برخورد را دیدهایم. اگر فیلمی از ۳۰۰۰ سال گذشته داشتید و آن را طوری تند میکردید که هر سال تنها کسری از یک ثانیه باشد، تصور کنید چه تعداد جرقه و闪ش میدیدید. سامانهی سیارهای فُمالهوت پر از درخشش این برخوردها میبود.»
در نگاه اول، مشاهدهی برخورد سنگها در فاصلهی ۲۵ سال نوری ممکن است بیاهمیت یا صرفاً کنجکاویبرانگیز به نظر برسد. اما در واقع، چنین رویدادهایی پیامدهای عمیقی دارند. برخوردهای سنگی بخش جداییناپذیر فرایند شکلگیری سامانههای سیارهای و بهویژه سیارات سنگی مانند زمین هستند. در گذشتهی دور، در سامانهی خورشیدی ما نیز برخوردهای بیشماری رخ داده است. بدون آن آشوب و ویرانی، نه زمین شکل میگرفت و نه حیات – و در نهایت، نه ما.
اگرچه این مشاهدات تنها شامل یک جفت برخورد هستند، اما دادههای بسیار ارزشمندی در اختیار دانشمندان قرار میدهند. مارک وایات، از دانشگاه کمبریج و یکی از نویسندگان این پژوهش، میگوید: «جنبهی هیجانانگیز این مشاهده در این است که به پژوهشگران اجازه میدهد اندازهی اجرام برخوردکننده و تعداد آنها در دیسک را برآورد کنند؛ اطلاعاتی که دستیابی به آنها به روشهای دیگر تقریباً غیرممکن است.»
بر اساس برآوردهای این تیم، سیارکوارههایی که باعث ایجاد cs1 و cs2 شدهاند، حدود ۳۰ کیلومتر قطر داشتهاند. افزون بر آن، آنها تخمین میزنند که حدود ۳۰۰ میلیون جرم با چنین ابعادی در مدار فُمالهوت در حال گردشاند.
وایات در ادامه توضیح میدهد: «این سامانه یک آزمایشگاه طبیعی است که به ما اجازه میدهد رفتار سیارکوارهها را هنگام برخورد بررسی کنیم؛ و این خود به ما میگوید که این اجرام از چه ساخته شدهاند و چگونه شکل گرفتهاند.»
دانشمندان همچنین برآورد کردهاند که یک سیارکوارهی ۳۰ کیلومتری پیش از آنکه دچار یک برخورد کاملاً فاجعهبار شود، ممکن است حدود ۹۰۰ برخورد خردکننده را تجربه کند. این مسئله دیدگاه مهمی دربارهی مقدار غبار موجود در دیسک بقایا ارائه میدهد. برخوردهای خردکننده بخشی از جرم اجرام را میسایند و بهتدریج لایهای از غبار (رگولیت) روی آنها ایجاد میکنند. این غبار در نهایت، هنگام برخوردهای بزرگتر و ویرانگر، به فضای اطراف پرتاب میشود و ابرهایی را میسازد که در تصاویر هابل مشاهده میکنیم.
فاصلهی زمانی کوتاه میان دو برخورد cs1 و cs2 نشان میدهد که این رویدادها شاید کاملاً تصادفی نباشند. نویسندگان مقاله اشاره میکنند که نزدیکی مکانی و زمانی این دو منبع میتواند نشانهای از یک سازوکار دینامیکی خاص باشد. آنها احتمال دادهاند که شاید یک سیارهی فراخورشیدی، با به دام انداختن سیارکوارهها در تشدیدهای مداری، باعث افزایش چگالی اجرام و نرخ برخورد در این ناحیه شده باشد.
اعتبار تصویر: Kalas و همکاران، ۲۰۲۵، نشریه Science. https://doi.org/10.1126/science.adu6266
فراتر از دانشی که این مشاهدات دربارهی برخوردها و سیارکوارهها به ما میدهد، cs1 و cs2 پیام مهمی نیز برای جستوجوی سیارات فراخورشیدی دارند. کالاس هشدار میدهد: «Fomalhaut cs2 دقیقاً شبیه یک سیارهی فراخورشیدی است که نور ستاره را بازتاب میدهد. آنچه از مطالعهی cs1 آموختیم این است که یک ابر غباری بزرگ میتواند سالها خود را بهجای یک سیاره جا بزند. این یک هشدار جدی برای مأموریتهای آیندهای است که قصد دارند سیارات فراخورشیدی را از طریق نور بازتابی شناسایی کنند.»
تیم کالاس قصد دارد طی سه سال آینده، با استفاده از هابل، تغییرات cs2 را بهدقت دنبال کند: تغییرات در شکل، درخشندگی و مدار آن. این دادهها به درک بهتر فرایند برخوردها کمک خواهد کرد. آنها همچنین از ابزار NIRCam تلسکوپ فضایی جیمز وب استفاده خواهند کرد تا اندازهی دانههای غبار و حتی احتمال وجود یخ آب را بررسی کنند.
رفتار آب در سامانههای سیارهای جوان و چگونگی تجمع آن روی سیارات، موضوعی بسیار مهم و مرتبط با منشأ حیات است. از این رو، مطالعهی برخوردهای ظاهراً سادهی سنگها در اطراف ستارهای نزدیک، میتواند سرنخهایی اساسی دربارهی تاریخچهی شکلگیری سیارات و در نهایت، امکان پیدایش حیات در جهان به ما بدهد.
