نورنیوز-گروه بینالملل: ستارهشناسان شاهد تبدیل یک جرم کوچک یخی که در مداری فراتر از مشتری به دور خورشید میچرخد، به یک دنبالهدار بودهاند که حلقه گمشدهای را بین دنبالهدارها و اجرام بیجان به نام سانتورها یا قنطورسها فراهم میکند.
جرم مورد بحث «P450/LONEOS» نام دارد و نام آن از بررسی رصدخانه لاول(Lowell) که در سال ۲۰۰۴ آن را پیدا کرد، گرفته شده است.
این جرم، یک قنطورس و گونهای از اجرام غیرفعال است که در مداری بین مشتری و نپتون به دور خورشید میچرخد. تصور میشود که این اجرام از کمربند کویپر در آن سوی پلوتو سرگردان بودهاند و مسیر آنها شاید توسط برهمکنشهای گرانشی دور با سیارات غولپیکر گازی یا حتی ضربهای از یک ستاره در حال عبور مختل شده باشد.
از آنجا که مدار یک قنطورسِ مشخص، مسیر حداقل یکی از سیارات مشتری، زحل، اورانوس و نپتون را قطع میکند، مدار یک قنطورس برای میلیونها سال ناپایدار است. در نتیجه، سیارات غولپیکر میتوانند آنها را حتی به خورشید نزدیکتر کنند یا به طور کامل از منظومه شمسی بیرون بیندازند.
مدتها است که گمان میرود آنهایی که به خورشید نزدیکتر میشوند، به چیزی تبدیل میشوند که دنبالهدارهای خانواده مشتری نامیده میشوند که دنبالهدارهایی با دوره مداری کمتر از ۲۰ سال به دور خورشید و تحت تأثیر گرانش مشتری هستند.
تا به امروز، هیچکس ندیده بود که یک قنطورس به یک دنبالهدار خانواده مشتری تبدیل شود. دوره مداری P450 در حال حاضر ۲۲ سال است، بنابراین هنوز یک دنبالهدار خانواده مشتری نیست، اما ستارهشناسان به رهبری چارلز شامبو(Charles Schambeau)، دانشمند سیارهشناس از دانشگاه سنترال فلوریدا، شروع رفتار دنبالهدارمانند را در قنطورس مشاهده کردهاند.
به شکل مشخص، آنها با استفاده از تلسکوپ جمینای شمالی در هاوایی، تشکیل ابری از گاز و غبار به نام کُما را در اطراف هسته جامد P450 مشاهده کردهاند که این کُما در دوره بین سالهای ۲۰۱۹ تا ۲۰۲۴، زمانی که P450 به حضیض خورشیدی (نزدیکترین نقطه به خورشید در مدار خود) رسید، روشنتر شد.
اگر P450 این رفتار دنبالهدارمانند را ادامه دهد و یک ضربه گرانشی دیگر از یکی از سیارات غولپیکر دریافت کند، در نهایت میتواند به یک دنبالهدار از خانواده مشتری تبدیل شود.
شامبو در بیانیهای گفت: مطالعه اجرامی مانند P450 به ما کمک میکند تا مراحل مختلف تکامل اجرام کوچک را به هم متصل کنیم.
وی افزود: قنطورسها احتمالاً با اجرام فرا نپتونی مرتبط هستند و برخی از آنها در نهایت به دنبالهدارهای کوتاهمدت تبدیل خواهند شد. با مطالعه فعالیت، خواص سطحی و ترکیب فرار [موادی با نقاط جوش یا تصعید پایین مانند آب و کربن دیاکسید] آنها میتوانیم بفهمیم که هسته دنبالهدارها چگونه هنگام حرکت به سمت داخل منظومه شمسی تغییر میکند، چه مدت یخهای اولیه را حفظ میکنند و چه فرآیندهای فیزیکی یک جرم یخی در غیر این صورت آرام را به یک دنبالهدار فعال تبدیل میکند.
تیم شامبو با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب(JWST)، دُم P450 را تجزیه و تحلیل کرد و گاز کربن دیاکسید و نشانههایی از ذرات یخ کریستالی و غبار را یافت.
تصور میشود که تبدیل آن از یک قنطورس به یک دنبالهدار ناشی از داشتن تاریخی با سرنوشت P450 بوده است. ستارهشناسان با ردیابی مدار آن به قبل از کشف آن در سال ۲۰۰۴ دریافتند که P450 در سال ۱۹۹۲ در فاصله ۲.۹ میلیون مایلی (۴.۶ میلیون کیلومتری) زحل قرار گرفته است. این فاصله در مقیاس منظومه شمسی بسیار نزدیک است. برهمکنش گرانشی این جرم با این سیاره حلقهدار باعث شد مدار P450 به طور قابل توجهی کوتاه شود، به طوری که حضیض خورشیدی آن اکنون در ۵.۴ واحد نجومی (۵۰۶ میلیون مایل یا ۸۱۳ میلیون کیلومتر) قرار دارد که تنها کمی فراتر از مدار مشتری ۵.۲ واحد نجومی است.
آخرین حضیض خورشیدی آن در اوت ۲۰۲۴ بود و P450 با نزدیک شدن به خورشید، گرمای قابل توجهی بیشتر از گذشته دریافت کرد.
شامبو میگوید: این افزایش گرمایش خورشیدی میتواند سطح و لایههای زیرسطحی هسته را گرم کند. با گرم شدن این لایهها، یخهای فرّار یا گازهای به دام افتاده میتوانند آزاد شوند که میتوانند گرد و غبار را از سطح دور کرده و یک کُما ایجاد کنند.
اهمیت کشف گاز کربن دیاکسید توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب در کُمای در حال رشد P450، همراه با فقدان کامل بخار آب به ما میگوید که این کربن دیاکسید است که فعالیت P450 را هدایت میکند.
شامبو میگوید: در فاصله P450 از خورشید، هسته برای تصعید یخآب معمولی که منبع اصلی فعالیت باشد، بسیار سرد است، بنابراین تشخیص کربن دیاکسید سرنخ مهمی در مورد آنچه که کُما را تغذیه میکند، به ما میدهد.
در حالی که هیچ بخار آبی وجود ندارد، تلسکوپ فضایی جیمز وب نشانههایی از ذرات جامد یخآب کریستالی را شناسایی کرده است.
شامبو میگوید: یخآب کریستالی احتمالی نیز جالب است، زیرا نشان میدهد که مقداری از یخ موجود در کُما، به جای اینکه از زمان تشکیل کاملاً بدون تغییر باقی مانده باشد، تحت تأثیر گرما یا پردازش فیزیکی قرار گرفته است.
در اجرام دنبالهدار بکر و اجرام کمربند کویپر، یخ معمولاً در حالت آمورف است، به این معنی که مولکولهای آب یخزده به هیچ شکل خاصی ساختار نیافته یا مرتب نشدهاند و به یخ، ترکیبی متخلخل میدهند که به آن اجازه میدهد تا تودههای گاز را به دام بیندازد.
با نزدیک شدن P450 به خورشید، گرمای اضافی که دریافت میکند باعث میشود یخ آمورف به یخ کریستالی تبدیل شود که ساختار منظمتری دارد. در طول این تبدیل، گازها فرار میکنند و ذرات گرد و غبار و یخ را با خود از سطح بیرون میکشند. بنابراین، وجود یخ کریستالی به ما میگوید که P450 در حال تغییر حرارتی از حالت بکر خود است که احتمالاً به تولد منظومه شمسی در ۴.۵ میلیارد سال پیش بازمیگردد.
تنها بخش بسیار کوچکی از قنطورسها تاکنون نشانههایی از فعالیت نشان دادهاند که باعث میشود حضیض خورشیدی اخیر P450 بسیار مهم باشد، زیرا نمونهای نادر از مرحله اولیه تبدیل یک قنطورس به یک دنبالهدار است.
شامبو میگوید: قنطورسها از نظر علمی مهم هستند، زیرا تصور میشود که اجرام انتقالی هستند که در منظومه شمسی منشأ گرفتهاند و به آرامی در حال تبدیل شدن به دنبالهدارهای خانواده مشتری هستند. از این نظر، آنها راهی برای مطالعه مواد نسبتاً ابتدایی از منظومه شمسی بیرونی در حالی که شروع به واکنش به گرمایش قویتر خورشیدی میکنند، به ما میدهند.
این یافتهها برای انتشار در آینده در مجله علوم سیارهای پذیرفته شدهاند و در حال حاضر در بایگانی پیشچاپ arXiv موجود هستند.