«Ջեյմս Ուեբբ» տիեզերական աստղադիտակն օգնեց աստղագետներին ուսումնասիրել երիտասարդ մոլորակային համակարգերի մի հազվագյուտ դաս, որտեղ խոշոր երկնային մարմինների միջև բախումները տեղի են ունենում այնքան հաճախ և այնքան մեծ էներգիայով, որ աստղի շուրջ ձևավորվում են տաք փոշու հսկայական ամպեր։ Այս դիտարկումները հնարավորություն են տալիս հայացք նետել այն դարաշրջանին, երբ ձևավորվում էր նաև Արեգակնային համակարգը, ներառյալ Երկրի հնարավոր բախումը Թեյա նախամոլորակի հետ, որի բեկորներից, ինչպես համարվում է, առաջացել է Լուսինը։

Գիտնականները ուսումնասիրել են այսպես կոչված բեկորների 21 ծայրահեղ սկավառակ՝ համակարգեր, որոնք հանդիպում են աստղերի մոտավորապես 1%-ի մոտ։ «Ուեբբ»-ի դիտարկումները առաջին անգամ հնարավորություն տվեցին հավաքել բավական մեծ ընտրանք, որպեսզի հասկանան, թե ինչ գործընթացներ են կանգնած դրանց անսովոր հատկությունների հետևում, պատմում է Space.com-ը։

Ամենադաժան բախումները տեղի են ունենում փոշու մեջ

Երիտասարդ աստղերը սովորաբար շրջապատված են գազից և փոշուց կազմված նախամոլորակային սկավառակներով։ Դրանց ներսում փոքր մարմինները՝ պլանետեզիմալները, բախվում են, կպչում միմյանց և աստիճանաբար ձևավորում մոլորակներ։

Սակայն դեռ Spitzer տիեզերական աստղադիտակը հայտնաբերել էր համակարգեր, որոնք նկատելիորեն տարբերվում են սովորական սկավառակներից։ Դրանցում աստղին մոտ կա անսովոր շատ տաք փոշի՝ մոտավորապես այնտեղ, որտեղ Արեգակնային համակարգում գտնվում են քարային մոլորակները։

Այսպիսի համակարգերը ստացել են բեկորների ծայրահեղ սկավառակներ անվանումը։ Դրանք այնքան հազվադեպ են, որ հանդիպում են աստղերի մոտավորապես 1%-ի մոտ։ Հետազոտողները ենթադրում են, որ Արեգակը հեռավոր անցյալում նույնպես կարող էր անցնել նման փուլով։

Այժմ «Ջեյմս Ուեբբ»-ը հնարավորություն տվեց շատ ավելի մանրամասն դիտարկել այդ համակարգերը։

Space Science Institute-ից Քեյթ Սուի ղեկավարած խումբն ուսումնասիրել է 21 ծայրահեղ սկավառակ։ Դրանցից չորսը նախկինում դիտարկվել էին Spitzer-ով, ևս 16-ը ուսումնասիրվել են «Ուեբբ»-ի միջոցով, ընդ որում 12 համակարգ աստղադիտակը դիտարկել է առաջին անգամ։

«Մինչև JWST-ի հայտնվելը մենք շատ քիչ տեղեկություն ունեինք», — նշել է Սուն։ Այժմ, նրա խոսքով, տվյալները բավական են հասկանալու համար, թե ինչ կարող են այս համակարգերը պատմել մոլորակների ձևավորման և էվոլյուցիայի մասին։

Փոշուց կարելի է որոշել բախման ուժը

Գիտնականները հայտնաբերել են ծայրահեղ սկավառակների երեք ընդհանուր առանձնահատկություն։ Դրանցում առկա են ավելի մանր փոշու մասնիկներ, քան սովորական բեկորային սկավառակներում, նկատվում է տաք փոշու բարձր խտություն, իսկ համակարգերի պայծառությունը ժամանակի ընթացքում նկատելիորեն փոխվում է։

Առանձնապես կարևոր եղավ փոշու հանքային կազմի ուսումնասիրությունը։ Ըստ այդ հատկանիշի՝ սկավառակները հաջողվել է բաժանել երկու խմբի՝ սիլիկատներով հարուստ և դրանցով աղքատ։

Տարբերությունը, ինչպես ենթադրում են հետազոտողները, կապված է բախումների մասշտաբի հետ։

Սիլիկատներով հարուստ սկավառակները, հավանաբար, առաջանում են մոտավորապես Մարսի չափի մարմինների միջև չափազանց հզոր հարվածներից հետո։ Այդպիսի բախման դեպքում նյութի զգալի մասը կարող է գոլորշիանալ, իսկ հետո խտանալ մանր մասնիկների տեսքով։

Սիլիկատներով աղքատ սկավառակները, ընդհակառակը, կարող են ձևավորվել մոտավորապես Լուսնի չափի մարմինների միջև պակաս էներգետիկ բախումների ժամանակ, երբ դրանք դիպչում են միմյանց և նյութ են արտանետում։

Ուսումնասիրված ծայրահեղ սկավառակների մոտավորապես մեկ երրորդը պատկանում է առաջին կատեգորիային։ Ընդ որում, բոլոր այդ համակարգերը պարզվել է, որ ավելի երիտասարդ են, քան 300 միլիոն տարին։

«Ուեբբ»-ն առաջին անգամ թույլ է տալիս տեսնել մոլորակների ձևավորման հետքերը

Ինքը՝ մոլորակային սաղմերը, անմիջականորեն դիտարկել գրեթե անհնար է. դրանք չափազանց փոքր են և աղոտ իրենց աստղերի ֆոնին։ Այդ պատճառով աստղագետները ուսումնասիրում են դրանց բախումների հետևանքները։

Հենց այստեղ «Ջեյմս Ուեբբ»-ի հնարավորությունները հատկապես օգտակար եղան։ Նրա ինֆրակարմիր գործիքները թույլ են տալիս ուսումնասիրել տաք փոշու ճառագայթումը և որոշել դրանում պարունակվող հանքանյութերը։

«Մենք այլ միջոց չունենք այս մոլորակային սաղմերը անմիջականորեն ուսումնասիրելու համար, որովհետև դրանք չափազանց փոքր են», — բացատրել է հետազոտության մասնակից Ագնեշ Կոշպալը Բուդապեշտի Կոնկոլի աստղադիտարանից։

Միևնույն ժամանակ փոշու կազմը անուղղակի տեղեկություն է տալիս այն մասին, թե որքան հզոր է եղել բախումը և ինչ մարմիններ են մասնակցել դրան։

Սիլիկատներով աղքատ սկավառակները նաև տարբերվում են պայծառության ավելի մեծ փոփոխականությամբ։ Հետազոտողները դա կապում են նոր առաջացած բեկորների արագ զարգացմամբ. բախումից հետո դրանք շարունակում են բախվել միմյանց, իսկ համակարգում մարմինների ուղեծրերի փոփոխությունը աստիճանաբար փոխում է փոշու ամպի կառուցվածքը։

Հնարավոր է, Արեգակնային համակարգն անցել է նույնի միջով

Ծայրահեղ սկավառակների դիտարկումները գիտնականներին թույլ են տալիս համեմատել երիտասարդ համակարգերը Արեգակնային համակարգի պատմության հետ։

Մոդելները ցույց են տալիս, որ Երկրի նման քարային մոլորակները պետք է ձևավորված լինեին Արեգակնային համակարգի գոյության առաջին մի քանի հարյուր միլիոն տարվա ընթացքում։ Սա լավ համընկնում է այն աստղերի տարիքի հետ, որոնց շուրջ հայտնաբերվել են սիլիկատներով հարուստ ծայրահեղ սկավառակներ։

Ժամանակակից գնահատականներով՝ Արեգակը ձևավորվել է մոտ 4,6 միլիարդ տարի առաջ, իսկ Երկիրն ու Լուսինը՝ դրանից մոտ 100 միլիոն տարի անց։ Սա համապատասխանում է այն դարաշրջանին, երբ խոշոր մոլորակային մարմինների միջև բախումները հատկապես ինտենսիվ էին։

Այդպիսի իրադարձություններից մեկը կարող էր լինել երիտասարդ Երկրի բախումը Թեյայի հետ՝ մոտավորապես Մարսի չափի հիպոթետիկ նախամոլորակի։ Համարվում է, որ հարվածը Երկրի ուղեծիր է նետել հսկայական քանակությամբ նյութ, որից հետո դրանից ձևավորվել է Լուսինը։

Նոր դիտարկումները այս վարկածի ուղղակի ապացույցը չեն։ Սակայն դրանք ցույց են տալիս, որ խոշոր մարմինների միջև բախումները և բեկորների հսկայական ամպերի առաջացումը իսկապես կարող են լինել երիտասարդ մոլորակային համակարգերի էվոլյուցիայի բնական փուլ։

Մոլորակների ձևավորումից հետո բախումները չեն ավարտվում

Հետազոտողները ենթադրում են, որ Արեգակնային համակարգը կարող էր ապրել նաև ավելի ուշ բախումների փուլ՝ ուշ ծանր ռմբակոծման շրջան։

Այդ ժամանակ բազմաթիվ աստերոիդներ և այլ փոքր մարմիններ բախվում էին մոլորակներին և միմյանց։ Որոշ մոդելներ այս փուլը կապում են նաև հսկա մոլորակների միգրացիայի հետ. համարվում է, որ Յուպիտերը, Սատուրնը և այլ խոշոր մարմիններ կարող էին փոխել իրենց ուղեծրերը, մինչ երիտասարդ Արեգակնային համակարգը վերջնականապես ձևավորվում էր։

Այսպիսով, բախումները, որոնք այսօր թվում են կործանարար բացառություններ, կարող էին լինել մոլորակների ծննդի սովորական մաս։

«Այն, թե ինչպես են ձևավորվել քարային մոլորակները և ինչպես են զարգացել հսկա մոլորակները, Արեգակնային համակարգի ձևավորման մեկ մեծ պատմության մասեր են», — ասում է Սուն։

Ուսումնասիրելով երիտասարդ աստղերի շուրջ գտնվող հազվագյուտ ծայրահեղ սկավառակները՝ աստղագետները հնարավորություն են ստանում տեսնել այս պատմության առանձին դրվագները գործողության մեջ՝ միլիարդավոր տարիներ անց այն բանից հետո, երբ նման գործընթացներ տեղի էին ունենում մեր իսկ Արեգակի մոտ։