دانشمندان با استفاده از تلسکوپ قدرتمند فضایی جیمز وب (JWST) در کشفی که میتواند درک ما از چگونگی تولد ستارگان را تغییر دهد، یک منبع غیرمنتظره از تابش فرابنفش (UV) را در مجاورت ستارگان نوزاد شناسایی کردهاند. این یافته شگفتانگیز هنگام رصد پنج پیشستاره در ابر مولکولی «مارافسای» (Ophiuchus)، یک زایشگاه ستارهای شلوغ در فاصله حدود ۴۵۰ سال نوری از زمین، به دست آمد.
پیشستارهها مرحله جنینی زندگی یک ستاره هستند. آنها از فروریزش گرانشی ابرهای متراکم گاز و غبار تشکیل میشوند. این نوزادان ستارهای برای میلیونها سال در همان مادهای که از آن ساخته شدهاند، پوشیده شده و به طور مداوم جرم جمعآوری میکنند. این فرآیند تا زمانی ادامه مییابد که هسته آنها به اندازه کافی داغ و متراکم شود تا همجوشی هستهای، مشخصه یک ستاره بالغ رشته اصلی مانند خورشید ما، آغاز گردد.
یاسون اسکرتاس، یکی از اعضای تیم از موسسه رادیواخترشناسی ماکس پلانک، توضیح داد: «ما میخواستیم نگاه دقیقتری به پیشستارهها، ستارگان جوانی که هنوز در اعماق ابرهای مولکولی مادر خود در حال شکلگیری هستند، بیندازیم.» همانطور که این پیشستارهها جرم میاندوزند، بخشی از آن را نیز به صورت جتهای قدرتمند به بیرون پرتاب میکنند، فرآیندی که هنوز به طور کامل درک نشده است.
شگفتی زمانی رخ داد که دادههای جیمز وب وجود تابش فرابنفش پرانرژی را آشکار کرد، چیزی که از این ستارگان جوان و خنک انتظار نمیرفت. آگاتا کارسکا از دانشگاه نیکلاس کوپرنیک گفت: «این اولین شگفتی است. ستارگان جوان قادر به تولید تابش نیستند. بنابراین ما نباید انتظار آن را داشته باشیم. از کجا آمده است؟ منبع آن داخلی است یا خارجی؟ ما تصمیم گرفتیم این موضوع را بررسی کنیم.»
برای حل این معمای کیهانی، تیم ابزار فروسرخ میانی (MIRI) تلسکوپ جیمز وب را به سمت ابر مارافسای نشانه رفت. این منطقه به خاطر ستارگان جوان و داغش که نور فرابنفش قوی ساطع میکنند، شناخته شده است و همین امر آنها را به یک مظنون اصلی برای منبع خارجی تبدیل میکرد. اخترشناسان بر روی انتشار گاز هیدروژن مولکولی تمرکز کردند. اگرچه این مولکول فراوان است، اما تشخیص آن در محیط سرد یک ابر مولکولی دشوار است. با این حال، هنگامی که جتهای قدرتمند از پیشستارهها به گاز اطراف برخورد میکنند، امواج ضربهای ایجاد میکنند که هیدروژن مولکولی را گرم کرده و باعث میشود نوری از خود ساطع کند که جیمز وب میتواند آن را ببیند.
سوال اصلی این بود که آیا تابش فرابنفش از ستارگان پرجرم مجاور میآید یا از فرآیندی که دقیقاً در اطراف خود پیشستارهها رخ میدهد. دو احتمال برای منبع داخلی در نظر گرفته شد: امواج ضربهای ناشی از سقوط شدید مواد بر روی پیشستاره، یا امواج ضربهای تولید شده در امتداد جتهای پرسرعتی که از آن به بیرون پرتاب میشوند.
تیم با مشاهده پنج پیشستاره در فواصل مختلف از منابع UV خارجی شناخته شده، یک آزمون هوشمندانه طراحی کرد. اگر نور فرابنفش خارجی بود، پیشستارهها باید بسته به میزان قرار گرفتن در معرض آن، سطوح متفاوتی از انتشار مولکولی را نشان میدادند. اسکرتاس خاطرنشان کرد: «با استفاده از این دو روش، ما نشان دادیم که تابش فرابنفش، از نظر شرایط خارجی، بین پیشستارههای ما به طور قابل توجهی متفاوت است. اما در عمل، ما این تفاوتها را مشاهده نمیکنیم.»
این مدرک حیاتی به تیم اجازه داد تا ستارگان همسایه را به عنوان منبع رد کنند. نتیجه روشن بود. کارسکا تأیید کرد: «ما میتوانیم با قطعیت بگوییم که تابش فرابنفش در مجاورت پیشستاره وجود دارد، زیرا بدون شک بر خطوط مولکولی مشاهده شده تأثیر میگذارد. بنابراین، منشأ آن باید داخلی باشد.»
این کشف نشان میدهد که فرآیندهای آشفته و پرانرژی که بلافاصله یک ستاره در حال شکلگیری را احاطه کردهاند – یعنی برافزایش و خروجیهای آن – قادر به تولید تابش پرانرژی هستند. این یافته احتمالاً دانشمندان را ملزم میکند تا مدلهای خود از تشکیل ستاره را برای گنجاندن این عامل ناشناخته قبلی، بهروزرسانی کنند. تیم به استفاده از جیمز وب برای کاوش عمیقتر در گاز، غبار و یخ ابر مارافسay ادامه خواهد داد، به این امید که مکانیسم دقیق پشت این درخشش مرموز ستارهای را مشخص کند.
منبع: Astronomy & Astrophysics