نجوم وفضا

محققان فیزیک نجومی و علم شیمی کیهانی موفق به توضیح دو معمای مهم در منظومه شمسی شدند.

ستاره‌های دنباله‌دار و سیارک‌ها حاوی بلوک‌های سازنده منظومه شمسی هستند و منشا آن را توضیح می‌دهند. با این حال معماهای حل نشده زیادی پیرامون این اشیا کیهانی وجود دارند؛از جمله این که «چگونه ستاره‌های دنباله‌دار یخی ذراتی را به دست آوردند که در دماهای بالا تشکیل شده بودند» و یا «چگونه این ذرات نسوز دیواره‌هایی (rim) را با ترکیبات مختلف به دست آوردند»

آلن باس متخصص فیزیک نجومی از کارنیج و کونل الکساندر شیمی‌کیهان‌دان نخستین کسانی هستند که مسیرهای چنین ذرات واقع در دیسک گازی و غبار ناپایدار تشکیل‌دهنده منظومه شمسی را مدلبندی کردند.

آن‌ها دریافتند که این ذرات نسوز می‌توانند در دیسک داغ درونی تهیه و پردازش شده، سپس به مناطق بیرونی منجمد حرکت کرده و به ستاره‌های دنباله‌دار یخی رسیده‌ باشند. این مهاجرت‌های همراه با پیچ‌های تو در تو می‌توانند توضیح‌دهنده ترکیبات مختلف دیواره‌های این ذرات باشند.

تصور می‌شود که خورشید جوان مجموعه‌یی از انفجارات ناشی از سقوط سریع دیسک گازی بر روی آن را تجربه کرده باشد. مکانیزم اصلی برای توضیح چنین انفجاراتی وجود یک فاز بی‌ثباتی دیسک است. این محققان مسیرهای چند صد ذره معدنی ملیلیت (melilite) با اندازه سانتی‌متری را طی فاز بی‌ثباتی دیسک مدلبندی کردند. این ذرات مشابه شمول‌های غنی از کلسیم-آلومینیوم (یا CAIs) است واغلب در شهاب‌سنگ‌های و ستاره دنباله‌دار Wild 2 یافت می‌شوند.

مدل دیسک دانشمندان یک دیسک تمام سه بعدی و به طور جزئی از لحاظ گرانشی بی‌ثبات را شامل می‌شود که دارای جرمی حدود پنج درصد خورشید امروزی و دماهایی از – 350 درجه فارنهایت انجماد در مناطق بیرونی‌تر تا دمای سوزان 2240 درجه فارنهایت نزدیک مرکز است.

محاسبات آن‌ها نشان‌گر چرخش CAIs در دیسک حین فرایندهای کشش گازی و جاذبه هر دوی دیسک و خورشید است.

این ذرات شروع به چرخش به طور هماهنگ کردند اما پس از حدود 20 سال مسیرهای آن‌ها به طور قابل توجهی شروع به واگرا شدن کردند. بسیاری از آن‌ها به مرز درونی دیسک در یک AU (فاصله زمین/خورشید) برخورد کردند در حالی که دیگران در 10 AU به مرز خارجی رفتند؛ جایی که توسط ستاره‌های دنباله‌دار در حال رشد شکار و جارو شدند. حدود 10 درصد از آن‌ها نیز قبل از برخورد با هر گونه مرزی به درون دیسک در حال رفت و برگشت بودند.

این محققان سپس فرایندهای تبخیر و تراکم را که این ذرات طی مهاجرتشان تجربه کردند، مدلبندی کردند و دریافتند که چنین ذراتی احتمال داشته که دیواره‌های خارجی با ترکیبات ایزوتوپی گوناگون را به دست آورده باشند. اخیراً ثابت شد که این ترکیبات مشخصه CAIs هستند.

گفته می‌شود که CAIs در همان ابتدای منظومه شمسی تشکیل شده‌اند. یافته‌های این محققان نشان می‌دهد که آن‌ها به طور قابل توجهی باید تاریخ‌های پیچیده‌یی را به هنگام حرکت نا به‌هنجار در سراسر دیسک تجربه کرده باشند.

جزئیات این مطالعه در مجله Earth and Planetary Science Letters انتشار یافت.