چیست: یک خوشه باز از ستارگان به نام NGC 346
کجا قرار دارد: ۲۱۰,۰۰۰ سال نوری دورتر، در صورت فلکی توکانا
کی منتشر شد: 26 آذر ۱۴۰۳
چرا این موضوع خاص است: تصویر تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) به ستاره‌شناسان کمک کرده تا معمایی قدیمی در مورد نحوه شکل‌گیری سیارات را حل کنند. این معما بیش از ۲۰ سال پیش زمانی شروع شد که تلسکوپ فضایی هابل سیاره‌ای قدیمی‌ترین سیاره شناخته شده در کیهان را مشاهده کرد که قبل‌تر از آنچه دانشمندان فکر می‌کردند، در تاریخ کیهان تشکیل شده بود.
ستارگان در ابرهای بزرگ گاز و گرد و غبار به نام ابرهای مولکولی شکل می‌گیرند. گاز و گرد و غبار باقی‌مانده در دیسک‌هایی اطراف ستارگان جمع می‌شود. سیارات از این دیسک‌ها شکل می‌گیرند. دانشمندان بر این باور بودند که ستارگان اولیه سیاره نداشتند زیرا عناصری سنگین‌تر مانند کربن و آهن که در اثر همجوشی هسته‌ای ستارگان و انفجارهای ابرنواختری به وجود می‌آیند، وجود نداشتند. آنها فکر می‌کردند که این عناصر سنگین برای وجود دیسک‌های تشکیل سیاره به اندازه کافی طولانی ضروری هستند تا سیارات شکل بگیرند.
اما در سال ۱۳۸۲، هابل سیاره‌ای عظیم را که به دور ستاره‌ای باستانی در خوشه کروی M4 می‌چرخید، شناسایی کرد. این خوشه که حدود ۵,۶۰۰ سال نوری از ما فاصله دارد، به دلیل قدمت زیاد، فاقد عناصر سنگین است. این سیاره فراخورشیدی حدود ۱۳ میلیارد سال قدمت دارد، که نشان می‌دهد سیارات ممکن است زودتر از آنچه دانشمندان فکر می‌کردند در تاریخ کیهان شکل گرفته باشند. اما ستاره‌شناسان مطمئن نبودند که دقیقاً چگونه این سیاره به این زودی در تاریخ کیهان شکل گرفته است.
برای یادگیری بیشتر در مورد کیهان اولیه، ستاره‌شناسان از مدل‌هایی استفاده می‌کنند که شرایط مشابهی با کهکشان‌های باستانی دارند. یکی از این مدل‌ها خوشه ستاره‌ای NGC 346 است، منطقه‌ای که در آن ستارگان شکل می‌گیرند در ابرکهکشان کوتوله کوچک ماژلانی (SMC) که کهکشانی کوتوله است که در مدار کهکشان راه شیری قرار دارد. مانند کهکشان‌های اولیه، SMC فاقد عناصر سنگین است و عمدتاً از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است.
وقتی ستاره‌شناسان تلسکوپ هابل را به سمت NGC 346 هدایت کردند، نشانه‌هایی یافتند که نشان می‌دهد دیسک‌های تشکیل سیاره به مدت ۲۰ تا ۳۰ میلیون سال در اطراف ستارگان وجود داشته‌اند — حدود ۱۰ برابر بیشتر از مدت زمانی که نظریه‌ها پیش‌بینی می‌کردند چنین دیسک‌هایی می‌توانند زنده بمانند. اما این نشانه‌ها ضعیف بودند، بنابراین ستاره‌شناسان به شواهد بیشتری نیاز داشتند.
در سال ۱۴۰۲، JWST از حساسیت و وضوح بی‌سابقه‌ای که توسط طیف‌سنج نزدیک فروسرخ و ابزار میانه فروسرخ خود فراهم شده بود استفاده کرد تا وجود دیسک‌های طولانی‌مدت تشکیل سیاره در NGC 346 را تایید کند.
یافته‌ها که در تاریخ ۲۶ آذر ۱۴۰۳ در مجله The Astrophysical Journal منتشر شد، نتایج هابل را تایید کرده و نشان می‌دهند که نبود عناصر سنگین ممکن است توانایی ستاره در پخش دیسک تشکیل سیاره‌اش را کاهش دهد — که این به سیارات زمان بیشتری برای شکل‌گیری می‌دهد. نظریه دیگر این است که ابر گازی اولیه‌ای که ستاره از آن شکل می‌گیرد ممکن است بزرگتر باشد، که منجر به دیسکی حجیم‌تر و بلندمدت‌تر می‌شود.
