سومین جرم بین‌ستاره‌ای که تاکنون بشر موفق به شناسایی آن شده، راز محل تولد خود را برملا کرد. پژوهش تازه‌ای که نتایج آن در نشریه معتبر Monthly Notices of the Royal Astronomical Society منتشر شده نشان می‌دهد دنباله‌دار ۳I/ATLAS در محیطی به شدت سرد و در فاصله‌ای بسیار دور از ستاره میزبان خود متولد شده است؛ کشفی که دریچه‌ای تازه به سوی درک شکل‌گیری منظومه‌های سیاره‌ای فراتر از منظومه شمسی می‌گشاید.

تحلیل گازهای یونیزه در هنگام عبور از کنار خورشید

این پژوهش به سرپرستی دکتر لیا فرلیک از دپارتمان ریاضیات، فیزیک و مهندسی برق دانشگاه نورثامبریا بریتانیا انجام شده است. فرلیک و تیم همراهش با بررسی گازهای یونیزه‌شده‌ای که هم‌زمان با دور شدن ۳I/ATLAS از خورشید از هسته آن به فضا پرتاب می‌شد، موفق شدند ترکیب شیمیایی اولیه این مسافر بین‌ستاره‌ای را بازسازی کنند.

رصدهای کلیدی این مطالعه با کمک ابزار طیف‌نگار پیشرفته WEAVE به دست آمده است؛ ابزاری که با حمایت شورای امکانات علم و فناوری بریتانیا (STFC) ساخته شده و بر روی تلسکوپ ۴.۲ متری ویلیام هرشل در رصدخانه روکه د لوس موچاچوس در جزیره لاپالما اسپانیا نصب شده است. به گفته پژوهشگران، ترکیب قابلیت تصویربرداری طیف‌سنجی WEAVE با سامانه جدید ردیابی دقیق تلسکوپ، امکان رصد اجرام بسیار کم‌نور و سریع را با دقتی بی‌سابقه فراهم کرده است.

شناسایی هم‌زمان پنج یون؛ دستاوردی کم‌سابقه

تیم تحقیقاتی با تلفیق این دو قابلیت، توانست برای نخستین بار در مورد یک جرم بین‌ستاره‌ای، پنج یون مختلف را به‌طور هم‌زمان در جریان مواد خارج‌شده از دنباله‌دار شناسایی کند. این دستاورد برای هر دنباله‌داری در منظومه شمسی نیز نادر محسوب می‌شود و برای جرمی با منشأ بین‌ستاره‌ای، یک نقطه عطف علمی به شمار می‌رود.

پژوهشگران با اندازه‌گیری دقیق نسبت گاز دی‌نیتروژن (N2) به مونوکسید کربن (CO) در هاله گازی اطراف دنباله‌دار به نتیجه‌ای شگفت‌انگیز رسیدند: ۳I/ATLAS باید در محیطی با دمای کمتر از منفی ۲۴۰ درجه سانتی‌گراد شکل گرفته باشد. چنین دمایی تنها در نواحی بسیار بیرونی و یخی یک منظومه ستاره‌ای، فراتر از خط انجماد نیتروژن، قابل دستیابی است. این یافته به روشنی نشان می‌دهد که خاستگاه این جرم، لبه‌های سرد و تاریک منظومه مادری‌اش بوده، جایی بسیار دورتر از ستاره مرکزی آن.

نمونه‌ای کمیاب از یک منظومه دیگر

دکتر فرلیک در توضیح اهمیت این یافته می‌گوید: «این جرم فرصتی کم‌نظیر در اختیار ما می‌گذارد تا موادی را مطالعه کنیم که در مکانی کاملاً متفاوت از منظومه شمسی ما شکل گرفته‌اند. کشف اینکه این جرم سرشار از نیتروژن است، به ما می‌گوید که احتمالاً در شرایطی بسیار سرد و دور از ستاره مادرش پدید آمده است. مطالعه هر یک از این اجرام به ما کمک می‌کند تا درک بهتری از چگونگی شکل‌گیری سیارات در اطراف سایر ستارگان پیدا کنیم.»

اجرام بین‌ستاره‌ای، توده‌های بزرگ سنگ و یخی هستند که در اطراف ستاره‌ای دیگر متولد شده و پس از جدا شدن از منظومه خود، میلیون‌ها سال در فضای میان‌ستاره‌ای سرگردان بوده‌اند تا سرانجام گذرشان به منظومه شمسی افتاده است. تاکنون تنها سه نمونه از این اجرام به‌طور قطعی شناسایی شده‌اند که جدیدترین آن‌ها همین ۳I/ATLAS است. این جرم در ژوئیه ۲۰۲۵ و در حالی که با سرعت زیاد از کنار خورشید عبور می‌کرد و دوباره راه اعماق فضا را در پیش گرفته بود، کشف شد.

از آنجا که این اجرام در بخش کاملاً متفاوتی از کهکشان راه شیری و تحت شرایط فیزیکی و شیمیایی متفاوتی شکل گرفته‌اند، بررسی ترکیب آن‌ها اطلاعات دست اولی درباره تنوع فرآیندهای سیاره‌زایی در کهکشان ارائه می‌دهد؛ اطلاعاتی که از مطالعه دنباله‌دارهای بومی منظومه شمسی به تنهایی قابل دستیابی نیست.

ردیابی تغییرات یون‌ها در امتداد دم دنباله‌دار

بخش دیگری از این پژوهش که با همکاری محققان دانشگاه ادینبورگ انجام شد، به بررسی چگونگی تغییر ترکیب یون‌ها در طول دم ۳I/ATLAS اختصاص داشت. دم این دنباله‌دار زمانی شکل می‌گیرد که باد خورشیدی و جریان پلاسمای ساطع‌شده از خورشید، ذرات باردار جدا شده از هسته را به سمت پشت جرم می‌راند و ساختاری کشیده و درخشان ایجاد می‌کند.

تیم پژوهشی برای نخستین بار توانست با جزئیاتی بی‌سابقه، تحول شیمیایی یون‌ها را در حین حرکت در امتداد این دم ردیابی کند. به گفته دانشمندان، ثبت چنین سطحی از جزئیات برای جرمی بین‌ستاره‌ای تاکنون سابقه نداشته و تنها به لطف حساسیت بالای WEAVE در ناحیه نور آبی طیف امکان‌پذیر شده است.

روبن سانچز-جنسن، مدیر گروه تلسکوپ‌های آیزاک نیوتن که تلسکوپ ویلیام هرشل بخشی از آن است، در این باره اظهار داشت: «واحدهای میدان یکپارچه (IFU) بزرگ و قدرتمند با حساسیت بالا در طیف نوری آبی، مانند ابزار WEAVE-LIFU در تلسکوپ ویلیام هرشل، افق‌های تازه‌ای را برای مطالعه دنباله‌دارها و سایر اجرام منظومه شمسی می‌گشایند. این کشف، نمونه‌ای بارز از ارزش زمان رصد اضطراری است؛ زمانی که به‌طور ویژه برای امکان‌پذیر ساختن رصدهایی با اهمیت و فوریت علمی فوق‌العاده در نظر گرفته شده است.»

پنجره‌ای به سوی منظومه‌های بیگانه

کشف منشأ سرد و نیتروژن‌غنی ۳I/ATLAS بار دیگر نشان داد که هر جرم بین‌ستاره‌ای، مانند یک کپسول زمان، ترکیبی از مواد اولیه منظومه‌ای دوردست را با خود حمل می‌کند. دانشمندان امیدوارند با کشف اجرام بیشتر از این دست در سال‌های آینده به کمک تلسکوپ‌های نقشه‌برداری جدید مانند ورا روبین، بتوانند الگویی کلی از تفاوت‌ها و شباهت‌های منظومه‌های سیاره‌ای در کهکشان ترسیم کنند و بفهمند آیا منظومه شمسی ما یک نمونه معمول است یا استثنایی کمیاب.

منبع اصلی این پژوهش، گزارش منتشر شده در وب‌سایت Universe Today با استناد به مقاله منتشر شده در Monthly Notices of the Royal Astronomical Society است.