بر اساس یکی از نظریه‌های مطرح درباره شکل‌گیری ماه، جرمی به اندازه مریخ به نام تیا (Theia) در دوران ابتدایی شکل‌گیری زمین با سیاره ما برخورد کرده و مقدار زیادی از سنگ‌های زمین را به فضا پرتاب کرده است؛ بقایای این برخورد در نهایت به تشکیل ماه منجر شده‌اند. اخترشناسان برای یافتن نمونه‌های مشابه در اطراف ستاره‌های دوردست نمی‌توانند سیارات در حال شکل‌گیری را مستقیماً مشاهده کنند، زیرا این اجرام در فاصله‌های زیاد بیش از حد کوچک به نظر می‌رسند. در عوض، آن‌ها به دنبال نشانه‌هایی در غبار ناشی از چنین برخوردهایی می‌گردند. البته محیط‌های بسیار غبارآلود موسوم به «دیسک‌های بقایای شدید» تنها اطراف حدود یک درصد از ستاره‌های جوان دیده می‌شوند.
کیت سو (Kate Su) از مؤسسه علوم فضایی در بولدر کلرادو و همکارانش با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب (James Webb Space Telescope) این محیط‌ها را بررسی کردند. پژوهشگران با کمک داده‌های جیمز وب و تلسکوپ فضایی اسپیتزر (Spitzer) که اکنون بازنشسته شده است، توانستند مواد معدنی موجود در غبار را بر اساس ویژگی‌های منحصربه‌فرد نور فروسرخ میانی شناسایی کنند. نتایج این پژوهش که در مجله اخترفیزیک (The Astrophysical Journal) منتشر شده، نشان می‌دهد ترکیب این مواد معدنی می‌تواند به تشخیص برخوردهایی که برای تبخیر سنگ‌ها به اندازه کافی قدرتمند بوده‌اند از برخوردهای کم‌انرژی‌تر کمک کند.
از برخوردهای سطحی تا تبخیر سنگ‌ها
به گفته پژوهشگران، برخورد اجرام تقریباً هم‌اندازه مریخ می‌تواند مقدار زیادی از مواد را تبخیر کند و بقایایی غنی از سیلیکا به وجود آورد. حدود یک‌سوم دیسک‌های بررسی‌شده دارای غبار غنی از سیلیکا بودند؛ ترکیبی که نمونه‌ای مشابه آن روی زمین در شیشه‌های آتشفشانی مانند ابسیدین دیده می‌شود.
در مقابل، برخوردهای سطحی میان اجرام تقریباً هم‌اندازه ماه می‌تواند غبار فقیر از سیلیکا ایجاد کند که در دو‌سوم باقی‌مانده نمونه‌ها مشاهده شد. فورستریت (Forsterite)، یکی از مواد معدنی فقیر از سیلیکا، به شکل دانه‌های ماسه سبزرنگ در برخی سواحل هاوایی نیز دیده می‌شود. در اطراف ستاره‌های دوردست، تفاوت میان این دو گروه از مواد معدنی می‌تواند اطلاعاتی درباره شدت و ابعاد برخوردهایی در اختیار اخترشناسان قرار دهد که امکان مشاهده مستقیم آن‌ها وجود ندارد.
دیسک‌های بقایای شدید بسیار کمیاب هستند
تلسکوپ اسپیتزر نخستین بار این محیط‌های غیرعادی و بسیار غبارآلود را هنگام بررسی دیسک‌های بقایایی شناسایی کرد که پس از دیسک‌های غنی از گاز و در جریان شکل‌گیری سیارات ایجاد می‌شوند. در این دیسک‌های شدید، مقدار زیادی غبار گرم در نزدیکی ستاره متمرکز است؛ مناطقی که از نظر فاصله، به مدار سیارات سنگی منظومه شمسی شباهت دارند.
جیمز وب و اسپیتزر همچنین نشان داده‌اند که دانه‌های غبار این دیسک‌ها از ذرات موجود در دیسک‌های غنی از گازِ سیاره‌ساز یا دیسک‌های بقایای معمولی کوچک‌تر هستند. روشنایی این محیط‌ها نیز به‌صورت نامنظم تغییر می‌کند.
تیم پژوهشی کیت سو در مجموع ۲۱ دیسک بقایای شدید را بررسی کرد. این دیسک‌ها بسیار کمیاب‌تر از چیزی هستند که مدل‌های نظری پیش‌بینی می‌کردند. پنج نمونه با استفاده از داده‌های آرشیوی اسپیتزر و ۱۶ نمونه با جیمز وب بررسی شدند که از میان آن‌ها ۱۲ دیسک برای نخستین بار با این تلسکوپ مشاهده شده بودند.
غبار غنی از سیلیکا نشانه ستاره‌های جوان‌تر است
تمام دیسک‌های غنی از سیلیکا در این نمونه به ستاره‌هایی با سن کمتر از ۳۰۰ میلیون سال تعلق داشتند، در حالی که دیسک‌های فقیر از سیلیکا در طیف بسیار گسترده‌تری از سنین مشاهده شدند. این گروه همچنین تغییرات بیشتری در میزان روشنایی فروسرخ نشان می‌داد.
پژوهشگران احتمال می‌دهند بقایای تازه ایجادشده پس از برخورد، وارد مدارهای مختلف شوند و در ادامه با اجرام دیگر برخورد کنند. چنین فرایندی می‌تواند در مدت کوتاهی ساختار غبار را تغییر دهد و باعث نوسان در نور فروسرخ مشاهده‌شده شود.
آیا منظومه شمسی نیز چنین دوره‌هایی داشته است؟
بر اساس فرضیه «بمباران سنگین پسین»، مهاجرت سیارات غول‌پیکر در منظومه شمسی ممکن است مدار اجرام کوچک‌تر را مختل کرده و باعث برخوردهای شدید و افزایش موقت حجم غبار شده باشد. برخی دیسک‌های قدیمی‌تر و فقیر از سیلیکا نیز می‌توانند با چنین سناریویی سازگار باشند؛ به‌ویژه اگر تغییرات روشنایی آن‌ها ناشی از ناپایداری مداری و برخوردهای مشابه باشد.
شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند سیارات سنگی معمولاً در چند صد میلیون سال نخست عمر یک منظومه شکل می‌گیرند؛ بازه‌ای که با سن دیسک‌های غنی از سیلیکا نیز مطابقت دارد. برآوردها نشان می‌دهد زمین و ماه حدود ۱۰۰ میلیون سال پس از شکل‌گیری خورشید به وجود آمده‌اند.
به این ترتیب، اخترشناسان ممکن است درخشش دیسک‌های غبارآلود اطراف ستاره‌های جوان را به‌عنوان نشانه‌ای از پیامد برخوردهایی مشابه برخورد احتمالی تیا با زمین مشاهده کنند؛ برخوردی که تصور می‌شود بخش بزرگی از مواد لازم برای شکل‌گیری ماه را به فضا پرتاب کرده است.
منبع: Scitechdaily
