دنباله‌دار مهاجم از کجا آمده؟ پاسخ جیمز وب

به گزارش مجله خبری نگار/جهان صنعت نیوز، دانشمندان با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) دریافتند که دنباله‌دار بین‌ستاره‌ای «۳l/ATLAS» از ذرات بسیار ریز یخِ آمیخته با غبار تشکیل شده است؛ ترکیبی که تفاوت چشمگیری با دنباله‌دار‌های منظومه شمسی دارد.

با این حال، این ذرات یخی شباهت‌های قابل‌توجهی به برخی اجرام یخی دارند که در لبه‌های منظومه شمسی، فراتر از مدار نپتون قرار گرفته‌اند و به آنها «اجرام فرا-نپتونی» (TNOs) می‌گویند.

ورود دنباله‌دار «۳l/ATLAS» به منظومه شمسی در تابستان سال ۲۰۲۵ کشف شد. این سومین جرمی بود که پس از «۱l/’Oumuamua» مشاهده‌شده در سال ۲۰۱۷ و «۲I/Borisov» شناسایی‌شده در سال ۲۰۱۹ از نقاط دوردست‌ترِ کهکشان راه شیری وارد منظومه شمسی می‌شد.

از آنجا که این دنباله‌دار بین‌ستاره‌ای فرصتی نادر برای بررسی شرایط شکل‌گیری چنین اجرامی در سایر منظومه‌های ستاره‌ای فراهم می‌کرد، تلسکوپ «جیمز وب» به‌سرعت به رصد و پیگیری «۳l/ATLAS» پرداخت.

مارتین کوردینر (Martin Cordiner)، از مرکز پرواز‌های فضایی گادرد ناسا و دانشگاه کاتولیک آمریکا در بیانیه‌ای گفت: ما تلسکوپ فضایی جیمز وب را به گونه‌ای طراحی کردیم که به محض کشف یک دنباله‌دار بین‌ستاره‌ایِ فعال، آماده باشد و بتواند در گذر زمان آن را رصد و دنبال کند.

کوردینر سرپرستی برنامه تلسکوپ «جیمز وب» برای مطالعه اجرامی نظیر «۳l/ATLAS» را بر عهده دارد و یکی از نویسندگان مقاله پژوهشی جدیدی است که به شرح برخی از یافته‌ها می‌پردازد.

پژوهشگران می‌دانند که «۳l/ATLAS» در منظومه شمسی متولد نشده است، اما کسی نمی‌داند این جرم در مدارِ کدام ستاره شکل گرفته است. آنچه دانشمندان نسبت به آن اطمینان بیشتری دارند، این است که این دنباله‌دار بین‌ستاره‌ای در یک قرصِ گاز و غبارِ سیاره‌ساز، پیرامون یک ستاره جوان و احتمالاً ۱۰ تا ۱۲ میلیارد سال پیش به وجود آمده است؛ یعنی بیش از دو برابرِ عمر منظومه شمسی ما عمر دارد. این جرم سپس به طریقی از منظومه اصلی خود به بیرون پرتاب شده و پیش از رسیدن به منظومه شمسی ما، در فضای بین‌ستاره‌ای سرگردان بوده است.

دنباله‌دار «۳l/ATLAS» نیز مانند دنباله‌دار‌های آشنای منظومه شمسی، از ذرات یخی تشکیل شده که ابعاد آنها کمتر از یک میکرون (یک‌میلیونمِ متر) است. هنگامی که سطح دنباله‌دار بر اثر تابش خورشید گرم می‌شود، گاز‌هایی به بیرون فوران می‌کنند و ذرات یخ را به درونِ ابرِ غبار و یخی که دنباله‌دار را احاطه کرده موسوم به گیسو یا دُمِ دنباله‌دار می‌برند؛ جایی که تلسکوپ «جیمز وب» قادر به شناسایی آنهاست.

در بررسی‌های طیف‌سنجی، یخ‌آب موجود در دنباله‌دار‌های بومیِ منظومه شمسی، یک خط جذبی قوی در طول‌موج ۳ میکرون و همچنین خطوط جذبی ضعیف‌تری در طول‌موج‌های ۱.۵ و ۲ میکرون در طیفِ دنباله‌دار ایجاد می‌کند.

با این حال، هنگامی که ابزار «طیف‌سنج فروسرخ نزدیک» (NIRSpec) در تلسکوپ «جیمز وب»، جرم «۳l/ATLAS» را در سه نوبت بین اوت ۲۰۲۵ (پیش از نزدیک‌ترین فاصله به خورشید) و آوریل ۲۰۲۶ (پس از عبور از نزدیک‌ترین فاصله) رصد کرد، دانشمندان دریافتند که خطوط جذبیِ ۱.۵ و ۲ میکرونی وجود ندارند، در حالی که خطِ ۳ میکرونی همچنان به قوت خود باقی بود.

سیلویا پروتوپاپا (Silvia Protopapa)، نویسنده اصلی این پژوهش از مؤسسه تحقیقاتی جنوب غربی گفت: این ترکیب یک معما بود. باند قوی سه میکرونی به یخ آب در دُم اشاره دارد، اما باند‌های ضعیف یا غایب طول موج کوتاه‌تر نشان می‌دهند که یخ به شکلی که معمولاً در دنباله‌دار‌های منظومه‌ی شمسی می‌بینیم، نیست.

محققان هر زمان که با یک امضای رصدی غیرمعمول مانند آنچه «جیمز وب» برای «۳l/ATLAS» ارائه داد، مواجه می‌شدند، به مدل‌سازی روی می‌آوردند تا ویژگی‌های فیزیکی را که به بهترین وجه با طیف مطابقت دارند، پیدا کنند.

این مدل‌سازی به تیم پروتوپاپا نشان داد که «۳l/ATLAS» از دانه‌های زیر میکرونی یخ‌آب کثیف و غنی از گرد و غبار تشکیل شده است. در مقایسه، دانه‌های دنباله‌دار‌های بومی منظومه شمسی بسیار تمیزتر هستند و تقریباً یخ‌آب خالصی دارند که نسبتاً آلوده به گرد و غبار نیست.

پروتوپاپا گفت: آنچه به نظر می‌رسد دانه‌های «۳l/ATLAS» را متمایز می‌کند، میزان گرد و غباری است که در یخ مخلوط شده است. این دانه‌ها سرنخ‌هایی از شرایط تولد دنباله‌دار در اختیار دارند.

دنباله‌دار‌ها از مواد اولیه‌ای ساخته شده‌اند که در قرص تشکیل سیاره از گاز و غبار اطراف یک ستاره جوان یافت می‌شوند و بنابراین ترکیب دنباله‌دار‌ها می‌تواند دریچه‌ای به شرایط تشکیل سیارات فراهم کند.

در حالی که دنباله‌دار‌های منظومه شمسی درباره تولد زمین به ما می‌گویند، یک دنباله‌دار بین‌ستاره‌ای می‌تواند درباره شرایطی که سیارات در اطراف ستاره دیگری شکل گرفته‌اند و اینکه این شرایط چقدر شبیه یا متفاوت از تولد منظومه شمسی بوده است، به ما بگوید.

با این حال، دنباله‌دار‌ها تنها بقایای یخی نیستند که به چنین دوران اولیه‌ای برمی‌گردند. خانواده‌های مختلفی از اجرام در منظومه شمسی بیرونی وجود دارند و طیف «۳l/ATLAS» شباهتی به طیف برخی از TNO‌های متوسط دارد که غنی از یخ کربن دی‌اکسید و ترکیبات آلی (به معنای آلی حاوی اتم‌های کربن) هستند.

در واقع «جیمز وب» در یک مطالعه جداگانه در سال ۲۰۲۵ به رهبری کوردینر دریافت که «۳l/ATLAS» یکی از بیشترین فراوانی‌های کربن دی‌اکسید را که تاکنون در یک دنباله‌دار دیده شده است، دارد.

اجرام فرا-نپتونی (TNOs) اجسامی با ابعاد قابل‌توجه هستند که در فاصله‌ای بسیار دورتر از مدار نپتون قرار دارند. این اجرام در بخشی از قرص پیش‌سیاره‌ای خورشید شکل گرفته‌اند که با محل پیدایش بیشتر دنباله‌دار‌ها متفاوت است؛ موضوعی که در ترکیب شیمیایی آنها نیز بازتاب یافته است.

از سوی دیگر، نتایج نشان می‌دهد که جرم «۳l/ATLAS» در اطراف ستاره مادر خود، از مواد یخی مشابهی شکل گرفته که برخی از اجرام فرا-نپتونیِ منظومه شمسی ما نیز از آنها پدید آمده‌اند. این امر بیانگر آن است که مصالح اولیه تشکیل‌دهنده‌ی سیارات در اطراف سایر ستارگان، دارای ویژگی‌های مشترکی با مصالحی هستند که منظومه شمسی ما را شکل داده‌اند. در واقع، «۳l/ATLAS» حتی ممکن است تکه‌ای از جرمی شبیه به اجرام فرا-نپتونی باشد که در پی یک برخورد متلاشی شده است.

پروتوپاپا می‌گوید: در نگاه نخست، «۳l/ATLAS» متفاوت از دنباله‌دار‌های یخیِ شناخته‌شده به نظر می‌رسد؛ اما وقتی آن را در کنار جهان‌های یخیِ دوردست در منظومه شمسی خودمان قرار دادیم، دیگر بیگانه یا نامتجانس به نظر نمی‌رسید.

وی افزود: این موضوع نشان می‌دهد که مصالح یخیِ سازنده سیارات (چه در منظومه ما و چه در اطراف ستارگان دیگر) ممکن است شامل ذرات یخی بسیار ریزی در مقیاس میکرون باشند؛ ذراتی که طیفی از یخِ نسبتاً خالص تا یخِ آمیخته با غبار را در بر می‌گیرند. در این میان، «۳l/ATLAS» در آن سویِ طیف قرار می‌گیرد که غبار بیشتری دارد.

آنچه از این یافته‌ها درمی‌یابیم این است که این ذرات یخیِ زیرمیکرونی باید ابتدا در قرص‌های سیاره‌ساز شکل بگیرند و سپس در ساختار اجرام بزرگتری همچون دنباله‌دار‌ها و پیش‌سیاره‌ها ادغام شوند.