کشف جیمز وب: جرم قنطورس عجیب میان زحل و اورانوس حلقههای متغیر دارد
چاریکلو، کوچکترین جرم حلقهدار منظومه شمسی، دچار تغییرات مرموزی در حلقههای خود شده که دانشمندان را شگفتزده کرده است.
چاریکلو، کوچکترین جرم حلقهدار منظومه شمسی، دچار تغییرات مرموزی در حلقههای خود شده که دانشمندان را شگفتزده کرده است.
حلقههای اطراف جرم کوچک و عجیبی که بین زحل و اورانوس در حال گردش است، در مشاهدات جدید تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) ظاهراً بهطرز مرموزی با تصاویری که پیشتر از آنها ثبت شده بود، تفاوت دارند.
حلقههای مورد بحث جرم چاریکلو را دربر گرفتهاند؛ نوعی جرم عجیب به نام قنطورس که ویژگیهای مشترکی با هر دو گروه سیارکها و دنبالهدارها دارد. قطر چاریکلو فقط نزدیک به ۴۰۰ کیلومتر است و بخشی از گروه بزرگی از اجرام کوچک در نواحی دوردست منظومه شمسی محسوب میشود.
دانشمندان نخستینبار در سال ۲۰۱۳ حلقههای چاریکلو را شناسایی کردند. با این کشف، چاریکلو به نخستین جرم کوچک منظومه شمسی تبدیل شد که وجود حلقه در اطراف آن به اثبات رسیده است. پژوهشگران بار دیگر در سالهای ۲۰۱۴ و ۲۰۱۷ با تلسکوپهای زمینی این حلقهها را بررسی کردند؛ اما وقتی جیمز وب در سال ۲۰۲۲ دوباره چاریکلو را زیر نظر گرفت، مشخص شد که در طول یک دهه تغییرات چشمگیری در حلقهها رخ داده است.
پابلو سانتوس-سانز، پژوهشگر مؤسسه اخترفیزیک اندلس و نویسنده اول پژوهشی که یافتههای تازهی جیمز وب را گزارش کرده است، در بیانیهای گفت : «با مقایسه مشاهدات جیمز وب با دادههایی که در طول دهه گذشته بهدست آمدهاند، تغییرات متضادی را در دو حلقه کشف کردیم: درحالیکه کدری حلقه داخلی بهطور چشمگیری افزایش یافته، کدری حلقه بیرونی کاهش یافته است.»
پژوهشگران هنوز دقیقاً نمیدانند این تغییرات چگونه رخ دادهاند، اما نویسندگان مقاله سه احتمال را مطرح کردهاند. احتمال نخست این است که جیمز وب، بهدلیل قدرت تفکیک بالاتر، توانسته نواحی متراکمتر و رقیقتر حلقهها را که در مشاهدات قبلی دیده نمیشدند، تفکیک کند. احتمال دوم، تغییر در مواد تشکیلدهنده حلقهها یا خود ذرات است. احتمال سوم نیز این است که جیمز وب توانسته «ذراتی با ویژگیهای نوری وابسته به طول موج» را مشاهده کند؛ یعنی اثرات مربوط به ترکیب و اندازه ذرات را که میتوانند تغییرپذیری مشاهدهشده را توضیح دهند.
سانتوس-سانز گفت پژوهش اخیر نشان میدهد اجرام کوچکی که حلقه دارند (حتی آنهایی که در فاصلهای دور از تأثیرات گرانشی سیارهها میچرخند)، ممکن است در سامانه خود تغییراتی فراتر از حد تصور دانشمندان را تجربه کنند. او افزود: «نتایج ما را وادار میکند درک خود از چگونگی شکلگیری و تکامل این حلقهها و سازوکارهایی که پایداری آنها را حفظ میکنند، بازنگری کنیم.»
پژوهشگران افزودند که مشاهدات تکمیلی در آینده، در زمانی که چاریکلو بار دیگر از مقابل یک ستاره عبور کند، میتواند به تأیید نتایج جدید جیمز وب کمک کند؛ بهویژه کاهش ظاهری کدری یکی از حلقهها و افزایش کدری حلقه دیگر.
آنها در مقاله نوشتند: «این مشاهدات به تفکیک تکامل زمانی از آثار پراکندگی وابسته به طول موج کمک میکنند و فرایندهای فیزیکی شکلدهنده حلقههای چاریکلو را روشنتر خواهند کرد.»
دانشمندان همچنین با انجام مشاهدات جدید از چاریکلو، برای نخستین بار کارزار رصدی جیمز وب را بهطور اختصاصی براساس یک اختفای ستارهای برنامهریزی کردهاند؛ بدین معنا که پژوهشگران زمان رصد را با دقت بسیار بالا طوری تنظیم کردند که چاریکلو از دید تلسکوپ، درست در مقابل ستارهای دوردست قرار بگیرد.
پژوهشگران زمان رصد را با دقت بسیار بالا طوری تنظیم کردند که چاریکلو از دید جیمز وب، درست در مقابل ستارهای دوردست قرار بگیرد
تمام مشاهداتی که تاکنون از حلقههای چاریکلو، چه از زمین و چه از فضا، انجام شدهاند، از اختفای ستارهای استفاده کردهاند. دلیلش این است که حلقهها آنقدر کمنورند که نمیتوان بهطور مستقیم از آنها تصویربرداری کرد. بنابراین اخترشناسان با اندازهگیری کاهش و افزایش روشنایی ستاره پسزمینه، هنگام عبور چاریکلو از مقابل آن، اطلاعاتی درباره حلقهها بهدست میآورند. دانشمندان با روش مشابهی از ابزارهای فروسرخ جیمز وب برای بررسی جو سیارههای فراخورشیدی نیز استفاده میکنند.
سرعت چاریکلو نسبت به جیمز وب تنها حدود ۲٫۵ کیلومتر بر ثانیه بود و همین سرعت پایین امکان تصویربرداری دقیق از حلقهها را فراهم کرد.
پژوهشگران برای تعیین زمان دقیق اختفا، از دادههای مأموریت گایا (که موقعیت و حرکت بیش از دو میلیارد ستاره را با دقت بسیار بالا ثبت و پایش کرده است) استفاده کردند و همچنین موقعیت جیمز وب را که در فاصلهی تقریباً ۱٫۵ میلیون کیلومتری از زمین قرار دارد، بهدقت محاسبه کردند. به گفته پژوهشگران، برنامهریزی و اجرای این رصد به «دقتی فوقالعاده بالا» نیاز داشت.
مطالعه ۹ سپتامبر در مجله Science Advances منتشر شد.