وقتی به تاریخچه شکل‌گیری منظومه شمسی نگاه می‌کنیم، یکی از مهم‌ترین وقایع، برخورد بزرگ زمین جوان با یک جسم به اندازه مریخ به نام تیا بوده است. این برخورد نه تنها مقادیر زیادی از سنگ‌ها را بخار کرده، بلکه مواد زیادی را به فضا پرتاب کرده است. برخی از این مواد در نهایت به هم پیوسته و ماه را تشکیل دادند. اکنون، برنامه آرتمیس ناسا در حال بازگرداندن انسان‌ها به ماه و آماده‌سازی برای سفر به مریخ است و در عین حال، آینده اکتشافات فضایی را شکل می‌دهد.
این برخورد قدیمی، تأثیرات عمیقی بر زمین گذاشت. حالا، ستاره‌شناسان از تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا برای بررسی سیستم‌های ستاره‌ای جوان که به نظر می‌رسد در حال تجربه رویدادهای مشابهی هستند، استفاده می‌کنند. با مطالعه این سیستم‌ها، پژوهشگران می‌توانند برآورد کنند که این برخوردها چقدر انرژی‌زا بوده و بیشتر درباره چگونگی شکل‌گیری و تکامل سیارات سنگی بیاموزند. یافته‌های این تیم در تاریخ اول اکتبر در مجله اخترشناسی منتشر شد.
محیط اطراف یک ستاره به طور قابل توجهی در طول زمان تغییر می‌کند. ستاره‌های جوان با یک دیسک پروتو-سیاره‌ای غنی از گاز آغاز می‌شوند که سیارات در حال شکل‌گیری می‌توانند در آنجا وجود داشته باشند. با maturation سیستم، این محیط به یک دیسک زباله کم‌گاز تبدیل می‌شود. در طول سال‌های فعالیت خود، تلسکوپ فضایی اسپیتزر ناسا به بررسی این دیسک‌های زباله پرداخته و یک دسته غیرمعمول به نام دیسک‌های زباله شدید را شناسایی کرده است. این سیستم‌ها مقادیر بسیار زیادی از گرد و غبار گرم نزدیک به ستاره‌های خود دارند، تقریباً در همان ناحیه‌ای که سیارات سنگی در منظومه شمسی خودمان مدار می‌زنند.
کیت سو از مؤسسه علوم فضایی در بولدر، کلرادو، رهبری تیمی از ستاره‌شناسان را بر عهده داشت که از وب برای بررسی این سیستم‌های غیرمعمول به تفصیل بیشتر استفاده کردند. مدل‌های نظری نشان می‌دهند که دیسک‌های زباله شدید باید نسبتاً رایج باشند، اما مشاهدات داستان متفاوتی را روایت می‌کنند. بر اساس داده‌های جمع‌آوری‌شده تا کنون، دانشمندان برآورد می‌کنند که تنها حدود 1% از ستاره‌های جوان علائم قابل مشاهده‌ای از این مرحله نشان می‌دهند.
به نظر می‌رسد که منظومه شمسی ما نیز ممکن است در حین شکل‌گیری‌اش از این مرحله عبور کرده باشد. با اینکه این سیستم‌ها نادر هستند، پژوهشگران نمونه‌ای از 21 دیسک زباله شدید را جمع‌آوری کردند. پنج مورد از مشاهدات آرشیوی اسپیتزر آمده و 16 مورد با وب مورد مطالعه قرار گرفت. از نمونه وب، 12 دیسک تازه مشاهده شدند و چهار مورد نیز مشاهدات پیگیری از سیستم‌هایی بودند که قبلاً توسط اسپیتزر بررسی شده بودند. سو، نویسنده اصلی مقاله گفت: “این اولین بار است که ما تعداد کافی از سیستم‌ها را جمع‌آوری کرده‌ایم تا واقعاً این زیر کلاس را که ما آن را دیسک‌های زباله شدید می‌نامیم، درک کنیم.”
داده‌ها نشان می‌دهند که دیسک‌های زباله شدید سه ویژگی تعیین‌کننده دارند. دانه‌های گرد و غبار آن‌ها کوچک‌تر از دانه‌های موجود در دیسک‌های پروتو-سیاره‌ای یا دیسک‌های زباله معمولی هستند، آن‌ها حاوی غلظت‌های غیرمعمولی از گرد و غبار گرم هستند و درخشش آن‌ها به طور نامنظم در طول زمان تغییر می‌کند. تلسکوپ‌های وب و اسپیتزر این ویژگی‌ها را از طریق طیف‌سنجی میان‌فرابنفش آشکار کردند. برای درک اینکه چه چیزی ممکن است این ویژگی‌های غیرمعمول را تولید کند، پژوهشگران مواد معدنی موجود در دیسک‌ها را بررسی کردند. تحلیل آن‌ها نشان داد که سیستم‌ها می‌توانند به دو گروه وسیع تقسیم شوند: دیسک‌های غنی از سیلیکای و دیسک‌های فقیر از سیلیکای.
دیسک‌های غنی از سیلیکای حاوی مواد غنی از سیلیکای مانند شیشه آتشفشانی هستند. در حالی که مواد معدنی فقیر از سیلیکای مانند فورستریت، می‌توانند به عنوان دانه‌های شن سبز در سواحل خاص هاوایی دیده شوند. این که آیا یک دیسک غنی یا فقیر از سیلیکای است، می‌تواند اطلاعات مهمی درباره برخوردی که زباله‌های آن را ایجاد کرده، افشا کند. این تمایز همچنین ممکن است توضیح دهد که چرا برخی از دیسک‌ها در درخشش میان‌فرابنفش به طور دراماتیکی نوسان دارند.
حدود یک‌سوم از دیسک‌های نمونه غنی از سیلیکای هستند. پژوهشگران می‌گویند این سیستم‌ها احتمالاً بعد از برخوردهای بسیار انرژی‌زا بین اجسام به اندازه مریخ شکل گرفته‌اند. چنین برخوردهایی به اندازه کافی قوی هستند که مقدار قابل توجهی از مواد سنگی را بخار کنند. دو سوم دیگر دیسک‌ها فقیر از سیلیکای هستند. این سیستم‌ها به نظر می‌رسد نتیجه برخوردهای با انرژی کمتر، از جمله برخوردهای گرازی بین اجسام به اندازه ماه هستند. پژوهشگران همچنین تفاوت سنی مهمی بین دو گروه پیدا کردند. دیسک‌های غنی از سیلیکای تنها در اطراف ستاره‌هایی که کمتر از 300 میلیون سال دارند شناسایی شده‌اند. در حالی که دیسک‌های فقیر از سیلیکای در اطراف ستاره‌هایی با دامنه سنی بسیار وسیعی وجود دارند و تمایل دارند که تغییرات قوی‌تری در درخشندگی نشان دهند. تیم پیشنهاد می‌کند که این نوسانات ممکن است ناشی از تکامل سریع زباله‌های تازه ایجاد شده باشد.
یافته‌ها همچنین ممکن است به دانشمندان کمک کنند تا تاریخچه منظومه شمسی خودمان را بازسازی کنند، که ممکن است از چندین مرحله دیسک زباله شدید عبور کرده باشد. سو گفت: “چگونه سیارات سنگی شکل گرفته و سیارات غول‌پیکر تکامل یافته‌اند بخشی از داستان وسیع‌تری است که شکل‌گیری منظومه شمسی را تشکیل می‌دهد. همه اینها یک داستان است.”
شبیه‌سازی‌های کامپیوتری نشان می‌دهند که سیارات زمین‌سان، از جمله زمین، باید در طی چند صد میلیون سال اول پس از شکل‌گیری یک منظومه شمسی به وجود بیایند. این زمان‌بندی با سن دیسک‌های زباله شدید غنی از سیلیکای که تا به حال مشاهده شده، مطابقت دارد. همچنین با برآوردهایی که نشان می‌دهد زمین و ماه حدود 100 میلیون سال پس از خورشید شکل گرفته‌اند، سازگاری دارد. به احتمال زیاد، ماه نتیجه یک برخورد بین زمین و یک جسم به اندازه مریخ است. دانشمندان همچنین به این موضوع علاقه‌مندند که آیا خورشید ممکن است روزگاری از مرحله دیسک زباله شدید فقیر از سیلیکای عبور کرده باشد.
تلسکوپ فضایی جیمز وب، بهترین رصدخانه علمی فضایی جهان است. وب در حال حل معماهای موجود در منظومه شمسی ما، نگاهی به دنیاهای دوردست در اطراف سایر ستاره‌ها و بررسی ساختارها و ریشه‌های مرموز جهان و جایگاه ما در آن دارد.
وب یک برنامه بین‌المللی است که تحت رهبری ناسا و با همکاری شرکای آن، از جمله آژانس فضایی اروپا (ESA) و آژانس فضایی کانادا (CSA) اجرا می‌شود.
