جیمز وب فاش می‌کند که حلقه‌های مرموز چاریکلو سریع‌تر از حد انتظار تغییر می‌کنند

اکنون، مشاهدات جدید تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) نشان می دهد که این حلقه ها آنقدر که دانشمندان فکر می کردند پایدار نیستند. یک مطالعه منتشر شده در Science Advances به رهبری موسسه اخترفیزیک اندلس (IAA-CSIC) اولین شواهدی را ارائه می دهد که نشان می دهد سیستم حلقه چاریکلو در طی چند سال تغییر کرده است.

جیمز وب تغییراتی را در حلقه های چاریکلو کشف می کند

رصد کلیدی در 18 اکتبر 2022 انجام شد، زمانی که محققان از JWST برای تماشای عبور Chariklo از مقابل یک ستاره دور استفاده کردند. این رویداد که به عنوان اختفای ستاره‌ای شناخته می‌شود، به اخترشناسان اجازه می‌دهد اجرامی را که خیلی کوچک یا دور هستند و نمی‌توانند مستقیماً تصویربرداری شوند، مطالعه کنند. هنگامی که چاریکلو و حلقه‌هایش از مقابل ستاره عبور می‌کردند، برای مدت کوتاهی مقداری از نور آن را مسدود کردند و باعث کاهش قابل اندازه‌گیری درخشندگی شدند.

محققان داده‌های JWST را با مشاهدات قبلی اختفای ستاره‌ای که در دهه گذشته جمع‌آوری شده بود، مقایسه کردند. مقایسه نشان داد که دو حلقه چاریکلو به روش های مختلف تغییر کرده اند.

پابلو سانتوس-سانز، محقق IAA-CSIC که سرپرستی این مطالعه را بر عهده داشت، توضیح می‌دهد: «با مقایسه مشاهدات JWST با مشاهدات به‌دست‌آمده در طی دهه گذشته، متوجه تغییرات متضادی در دو حلقه شدیم: در حالی که حلقه داخلی تیرگی به‌طور قابل‌توجهی بالاتری را نشان می‌دهد، حلقه بیرونی کدورت کمتری را نشان می‌دهد.»

به عبارت دیگر، حلقه داخلی نور بیشتری را نسبت به قبل مسدود می کند، در حالی که حلقه بیرونی کمتر نور را مسدود می کند. این تضاد غیرمنتظره نشان می‌دهد که حلقه‌های چاریکلو ساختارهای فعال و در حال تکاملی هستند که تحت تأثیر فرآیندهای فیزیکی هستند که ممکن است پیچیده‌تر از آنچه دانشمندان قبلاً تصور می‌کردند باشند.

برای اولین بار برای تلسکوپ فضایی جیمز وب

این مشاهده همچنین یک نقطه عطف فناوری بود. این اولین باری است که یک اختفای ستاره ای به طور خاص برای JWST پیش بینی و برنامه ریزی شده و سپس با موفقیت با تلسکوپ فضایی رصد شده است.

انجام مشاهدات نیاز به دقت بسیار بالایی داشت. دانشمندان به اطلاعات بسیار دقیقی در مورد مدار Chariklo، مکان ستاره پس زمینه و حرکت خود JWST در فضا نیاز داشتند.

“دستیابی به این امر مستلزم آگاهی از مدار چاریکلو با دقت بسیار زیاد، موقعیت ستاره – به لطف ماموریت گایا” ESA – و مسیر خود JWST در اطراف نقطه L2 لاگرانژ است، منطقه ای از فضا که در فاصله 1.5 میلیون کیلومتری ماورای زمین، دور از خورشید قرار دارد. محقق فوق دکتری در IAA-CSIC و یکی از نویسندگان این مطالعه.

یک نگاه دقیق نادر به حلقه های نامرئی

هنگامی که غیبت رخ داد، Chariklo با سرعت 2.5 کیلومتر در ثانیه نسبت به JWST حرکت می کرد. این حرکت نسبی غیرمعمول آهسته اطلاعات مکانی بسیار دقیقی در مورد ساختار حلقه ها به محققان داد.

عکاسی مستقیم یک گزینه نیست. Chariklo بسیار دور است و حلقه های آن به قدری باریک هستند که حتی JWST و بزرگترین تلسکوپ های زمینی نمی توانند آنها را در تصویر جدا کنند. اختفای ستاره ای با استفاده از یک ستاره دور به عنوان نور پس زمینه راه حلی را فراهم می کند. هر بار که یکی از حلقه‌ها از روی ستاره عبور می‌کند، مقدار نور ستاره برای مدت کوتاهی کاهش می‌یابد و به ستاره‌شناسان اجازه می‌دهد تا ویژگی‌های حلقه را که در غیر این صورت پنهان می‌ماند اندازه‌گیری کنند.

سیستم های حلقه کوچک می توانند بسیار پویاتر باشند

دانشمندان عموماً حلقه‌های اطراف اجرام کوچک منظومه شمسی را ساختارهای نسبتاً پایداری می‌دانند. چاریکلو اکنون شواهدی ارائه می دهد که این فرض ممکن است نیاز به بازنگری داشته باشد.

تغییرات مشاهده شده تنها در چند سال نشان می‌دهد که چنین سیستم‌های حلقه‌ای می‌توانند در مقیاس‌های زمانی شگفت‌آوری کوتاه توسعه پیدا کنند.

Santos-Sanz می‌گوید: “نتایج ما ما را مجبور می‌کند تا درباره چگونگی شکل‌گیری، چگونگی تکامل و مکانیسم‌هایی که پایداری آنها را حفظ می‌کنند تجدید نظر کنیم. توانایی تشخیص این تغییرات پنجره جدیدی را برای درک تکامل این سیستم‌ها و احتمالاً سایر سیستم‌های حلقه در منظومه شمسی باز می‌کند.”

اینکه دقیقاً چه چیزی باعث تغییرات ظاهری شده است نامشخص است. اینها ممکن است نشان دهنده تکامل واقعی در حلقه های چاریکلو، تفاوت های ناشی از فیلترهای مورد استفاده در طول مشاهدات مختلف یا ترکیبی از این دو باشد.

درک چگونگی تکامل حلقه های Chariklo

مؤسسه اخترفیزیک اندلس (IAA-CSIC) هر مرحله اصلی مطالعه، از جمله طراحی علمی پروژه، پیش‌بینی غیبت Chariklo مشاهده شده توسط JWST، تجزیه و تحلیل داده‌های به‌دست‌آمده و تفسیر فرآیندهای فیزیکی درگیر را رهبری کرد.

تیم IAA-CSIC همچنین نقش اصلی را در مدل سازی حلقه ها و انجام تجزیه و تحلیل آماری مورد استفاده برای تعیین واقعی بودن تغییرات مشاهده شده ایفا کرد. محققانی از اسپانیا، برزیل، فرانسه، مجارستان و ایالات متحده در این کار همکاری کردند.

این مشاهدات با نشان دادن اینکه حلقه‌های به ظاهر پایدار چاریکلو می‌توانند طی چند سال تغییر کنند، روش جدیدی را به ستاره‌شناسان می‌دهد تا چگونگی شکل‌گیری، تکامل و دست نخورده ماندن سیستم‌های حلقه‌ای در اطراف جهان‌های کوچک را در طول زمان مطالعه کنند.