سیارات بیگانهای که در خیال نمیگنجند
عدهای از محققین پیشقراول شدهاند و قصد کردهاند که زودتر از رسیدن نتایج رصد تلسکوپها خودشان از دریچهی تخیلاتشان سیارههای بعدی را ببیند.
تا اواسط دههی نود مفهوم سیارات فراسوی منظومهی شمسی همچنان انتزاعی مانده بود و کرانهی دانش سیارهشناسی به افق پلوتون محدود میشد. اما درست مثل همان روزگاران که اولین انسان به فراسوی ساوانایش خیره شد و خبر از مرغزار و جنگلی نو داد و مثل همان وقت که نخستین دیدهبان از فراز کشتیاش نویدبخش رسیدن به ساحل خشکیای جدید شد، اکنون نیز بشریت خیره به مجمع بینهایت خورشیدهای بالاسرش انتظار شکستن آخرین مرزهای زمین را میکشد.
حالا ما چشممان را به روی منظومههایی در بسیاربسیار دورستها باز کردهایم. اول سیارهها را فقط موقع گردش به دور تپاخترها یافتیم (تپ اختر Pulsar نوعی ستارهی نوترونیست که به سرعت بالا دوران میکند و در حقیقت از گردهمآیی بقایای هستهی ستارههای سنگین منفجرشده تشکیل میشود)، بعد چشم به غولسیارههای گازی شعلهوری دوختیم که در محدودهی سوزان ستارههایشان گیر افتاده بودند. همین طور رصد کردیم و فراتر رفتیم و سیاراتی دگرگون یافتیم که با تصورات اولیهی ما نمیساختند ولی به مزاج جستوگرمان خوشایند مینمودند. از یک طرف سیاراتی که بیهیچگلهمندی در منظومههای چهارخورشیده زندگی میکنند و در سوی دیگر سیاراتی گمگشته که از منظومهی خود تبعید شدهاند و در عمق مردهی بیستارهی فضا پرسه میزنند یا به زحمت خودشان را به ستارههای تازهبهدوران رسیده میچسبانند.
به قول Gregory Laghlin از دانشگاه کالیفرنیا:
دانش ما دربارهی چگونگی شکلگیری منظومهی شمسی کمک چندانی در پیشبینی وضعیت سیارههای دورستتر نکرده.
ما همیشه دنبال سیاراتی شبیه سیارات خودمان گشتهایم ولی مابین جستوجویمان همواره حیرتزده گشتهایم.
در دو سال گذشته (2013 و 2014) اینقدر سیارهی جدید ثبت کردهایم که از کل تاریخ منجمیمان جلو زدهایم. البته با وجود این که سیارههایی که میشناسیم را به عدد 2000 رساندهایم، محققانمان حاضرند شرط ببندند که هنوز به غافلگیریهای اصلی عالم سیارات نزدیک هم نشدهایم. Stefano Meschiari از رصدخانهی Mc Donald دانشگاه آستین تگزاس در همین رابطه میگوید:
بسیاری از غریبترین تئوریهای ما دربارهی چگونگی سیارات فراخورشیدی به طرز غیرقابلانتظاری با یافتههای جدید سازگاری داشتهاند.
در واقع باید گفت ما تا خود سیارات را به عینه رصد نکنیم نمیتوانیم با قطعیت چیزی از گسترهی تنوع اشکالشان بگوییم.
با این حال عدهای از محققین پیشقراول شدهاند و قصد کردهاند که زودتر از رسیدن نتایج رصد تلسکوپها خودشان از دریچهی تخیلاتشان سیارههای بعدی را ببیند. البته نه فقط به نیت سرگرمی که به منزلهی چالشی که معلوماتشان را در حیطهی سیارهشناسی بسنجند و چه بسا با این گمانهزنیهایشان مفروضاتِ قرارداد شده دربارهی نحوهی شکلگیری سیارات را از اساس متحول کنند.
مضاف بر این ایدهی تصور سیارات غریب در فراسوهای دسترسیناپذیر فضا، راه موثری خواهد بود که بالاخره از دیدگاههای زمینمحورانهمان دربارهی حیات کوتاه بیاییم و زیستگاههای فضایی ناشناختهتر را هم به رسمیت بشناسیم.
بنابراین با هم به سراغ پنج سیارهی فرضی دیوانهکننده میرویم شاید در آیندهی نه چندان دور واقعاً پیدا بشوند و دانش ما نسبت به طبیعت اطرافمان را زیر و رو بگردانند.
یک – دنیاهای جفتی
جفتسیاراتی که در والسی ابدی به دور هم میگردند
در سامانهی آشنای خورشیدیمان سیارات با هم غریبگی میکنند و بسیار از هم جدا افتادهاند و مگر قمرهای خردهپا همراه دیگری را در نزدیکیشان نپذیرفتهاند. به نظر میرسد که چنین وضعیت آشنایی این طور رخ داده باشد که در ابتدا ذرات گرد و غبار دیسکی پیشاسیارهای بسازند و آنقدر به دور ستارهی جوانشان بچرخند که همهی مواد در مدارشان را جارو کنند و ببلعند. سرآخر گرد و غبارهای باقیمانده هم دوباره دور هم جمع میشوند و قمرها به دنیا میآیند. بعضی قمرها نیز ممکن است اجرامی بوده باشند که ما بین برخوردهای آشوبناکِ دورانهای اولیهی منظومه به دام یکی از سیارات افتاده باشند.
گرچه به غیر اینها یک گزینهی نامعمولتر هم وجود دارد. طبق بعضی مدلسازیهای موفق، ماه در نتیجهی گردهمآیی بقایای تصادف جرم فضاییای هماندازهی مریخ (به نام Theia) با جد زمین کنونی به وجود آمده. حالاعدهای از دانشمندان میپرسند که اگر همان برخورد فرضاً در شرایطی متفاوتی رخ میداد و مثلاً انفجار کوچکتری را موجب میشد چه اتفاقی میافتاد. آیا ممکن بود آخر امر به جای یک سیاره و یک قمر، یک جفتسیاره حاصل شود؟
David Stevenson از انستیتو تکنولوژی پاسادونای کالیفرنیا در همین باره گفته:
اگر شما ماهیت برخوردی که باعث تشکیل ماه شد را مقداری تغییر بدهید میتوانید شرایط را به جایی هدایت کنید که خروجیتان نهایتاً به یک جفتسیاره برسد.
اگر این پیشبینی محقق شود و واقعاً سیارات دوتایی در فضا موجود باشند، به یکباره بسیاری از تصورات ما دربارهی سالهای آغازین منظومهی شمسی دگرگون خواهد گشت و به طور کلی یک توجیه جدید برای نحوهی شکلگیری سیارات اثبات خواهد شد. به نظر Stevenson :
چنین اکتشافی ما را به این نتیجه خواهند رساند که حداقل در بعضی موارد ممکن است تولد سیارات ناشی از برخورد اجرام فضایی بزرگ و تقریباً همسان باشد.
خوشبختانه چنین سیاراتی باید با تلسکوپی مثل کپلر به راحتی قابل رصد باشند چرا که به طور حتم موقع عبور از روبروی ستاره سایههای دوگانهای تشکیل خواهند داد که عبور دو سیاره به صورت یک کسوف جزئی متمایز مشخص باشد .
در نظر داشته باشید که چنین چیدمانی از سیارات تا چه حد میتواند هیجانانگیز باشد، مخصوصاً اگر دو سیاره مثل زمین قلهای همدیگر باشند و هرکدامشان یک مسیر متفاوت از تکنولوژی و تمدن را در پیش بگیرند. حتی شاید به جنگ هم نیز بروند. هر چه باشد جفتسیارات موضوع جذابی برای یک داستان علمیتخیلی تمام عیار خواهند بود.
دو- مجمعالسیارات
مجموعهای از سیارات که همه در یک مدار به دور ستارهشان میگردند
در منظومهی ما همهی سیارات خودخواهانه صاحب مدار گشتهاند و به جز قمرها و معدودی غریبه کس دیگری را به دایرهی محرمیتشان راه ندادهاند. گفتیم معدودی غریبه چون که به غیر از قمرها سیارکهای دیگری هم به اسم تروجانها وجود دارند که فرصتطلبانه در نقاط لاگرانژی مدار سیارات جا خوش کردهاند. نقاط لاگرانژی نقاط دلپذیر مدارند که در تعادل قوای بین جاذبهی سیاره و ستاره همیشه متعادلند و هر چیزی که در آن نواحی ساکن باشد بیهیچ زحمتی پایدار میماند و به قوت زورآزمایی سیاره و ستاره، آن سیارکها وسط میخوابند و کرایهی هیچ تخت اضافهای را نمیپردازند. مشتری در مهمانخانهاش یک لشکر از این مهمانهایی دارد که اتاقهای مفتی مسافرخانهاش را پیدا کردهاند و به یمن وجودش در آسایش به دور خورشید میگردند. حتی تازگی تروجانی هم برای زمین رصد شده که خردهصخرهایست به نام 2010 TK7.
اما حداقل در تئوری نقاط لاگرانژی هرگز دست ما را نمیبندند و روی کاغذ ممکن است به جای این خردهسیارکها یک سیارهی واقعی ساکن مدار سیارهی میزبان شود. حتی شبیهسازیهایی که Gregory Laughlin از دانشگاه کالیفرنیا و Stefano Meschiari از دانشگاه تکزاس انجام دادهاند هم نشان داده که محتمل است چندین سیاره یک مدار خاص را به اشتراک بگذارند و به اصطلاح مجمعالسیارهای هم فاصله با ستارهشان تشکیل بدهند.
به قول Laughlin:
این فقط یک تانگوی دونفره نیست بلکه ممکن است 3، 4، 5 و حتی 6 سیاره با ضرب این مجلس رقص بگیرند.
چنین سامانهای از سیارات تا میلیاردها سال هم میتواند باثبات بماند تا که بالاخره مزاحم ناخواندهای پیدا شود و یک دفعه کالیوگرافی رقصندگان را به هم بریزد. به هر حال به نظر Meschiari :
سیاراتی با مدارهای یکسان صد در صد امکان پذیرند.
اما حتی اگر احتمال وجود چنین سیاراتی را هم بپذیریم با اطلاعات فعلی هرگز نخواهیم دانست که دقیقاً چه شرایطی باعث میشوند چند سیاره ترجیح بدهند به جای فضای خالی فضا مثل دانههای تسبیح در مدار هم بافته شوند. هر چند که به نظر Meschiari این مسئله چندان مشکلی ایجاد نخواهد کرد:
به هر طریق نظامبندی طبیعتی که میشناسیم اجازهی چنین آرایشی از سیارات را به ما میدهد.
البته در سال 2011 تلسکوپ کپلر دو سیارهی تقریبا هممدار را گزارش کرده بود ولی مطالعات دقیقتر بعدی خیلی زود نشان دادند که دورهی گردش دو سیاره با هم اختلاف زیادی دارد و در واقع این دوسیاره به هیچ وجه هممدار نیستند.
حتی اگر در آینده از کپلر هم قطع امید کنیم باید به به ماموریتهای رصدی بعدی NASA ماهوارهی تحقیقاتی رصد سیارات فراسو TESS و پروژهی ESA یعنی PLATO دل خوش بمانیم. اگر که سرانجام اولین مجمعالسیارات پیدا شوند ضربهای اساسی به نظام عقاید مجامع علمی سنتی وارد خواهد گشت، چرا که دیگر کسی از آن به بعد نمیتواند ادعا کند که سیاره جرمی فضایی است که برجستهترین جرم مدار خودش میباشد (همان قراردادی که با تصویبش در سال 2006 پلوتون را دیگر واجد شرایط سیاره بودن ندانستند).
نکتهی قابل توجه دیگر دربارهی مجمعالسیارات این است که حتماً رگباری از شهابسنگهای بین ایشان جاری خواهد بود و اگر حیاتی در یک کدامشان باشد به بقیه هم گردهافشانی خواهد کرد و چه بسا یک نیای مشترک ژنتیکی در هر کدام از سیارات تطبیقی مخصوص با شرایط محیطی بگیرد و دنیاهایی پسرعمو ولی بسیار متفاوت بسازد.
سه – دنیاهای تخممرغی شکل
سیارات سنگیای که تا آنجا که ممکن است فشرده شدهاند
غولهای گازیای همچون WASP-126 که در مداری بیش از حد نزدیک به ستارهشان به گردش در آمدهاند، در شدت جاذبه آنقدر شکم میکنند که بیضوی و تخممرغشکل میشوند. Prabal Saxen و همکارانش در دانشگاه ویرجینا به دنیال یافتن اثر این از ریختافتادگی کشندی بر سیارهای همچون زمین هستند و در همین طریق فهمیدهاند که یک سیارهی تخممرغی سنگی میتواند فشردهشدنی در حد پنج برابر شدن استوایش را تحمل کند (در فشار بیشتر قطبین از هم گسسته خواهند شد) . به باور دانشمندانی مثل Saxen اثبات وجود سیارات تخممرغی با دیدههای جدید بسیار مهم است زیرا که:
سیارات غیرکروی دانش ما دربارهی آنچه در هستهی سیارات میگذرد را فزونی خواهد داد.
در واقع دانستن این نکته که یک سیاره در فشار سنگین جاذبه چگونه رفتار میکند به نگرش ما دربارهی آرایش مواد درونش کمک بسیاری خواهد کرد. دقیقاً به همان سیاق که کسی با فشار دادن چیزی سعی میکند محتویات درونش را تا حدودی حدس بزند. به قول Laughlin :
دقیقا مشابه موقعیتیست که کسی در میوه فروشی دنبال خربزه یا گریپ فروت میرود
یعنی شما سیاره را تحت فشار شدید مطالعه میکنید تا مثلاً بفهمید درونش یکسره سنگی و سخت است یا که انباشته از گاز شده، عین موقعی که یک خربزه را فشار میدهید تا مقدار رسیده بودنش را تخمین بزنید.
اهمیت این موضوع اینجاست که هر چه لایههای درونی سیارهای سختتر باشد شانس یافتن زندگی در آنها بیشتر خواهد بود. علاوه بر این محاسبهی چگونگی کش آمدن سیارات سنگی میتواند زمینهساز نگاهی نو در جستوجوی پرورشگاههای زیستی کیهان باشد. چرا که در چنین سیاراتی به واسطهی وجود سطوح مختلفی از جاذبه شرایط برای شکلگیری آبو هوایی مکار و غیرقابل پیشبینی محیا خواهد بود. به این امید که کپلر و TESS بالاخره در همین سالها اولین دنیای شگفتانگیز تخممرغی را به ما معرفی کنند.
چهار- سیارات کاسانیایی
سیاراتی برهنه که اتمسفرشان تبخیر شده
همزمان با تکامل منظومهی شمسی، خود سیارات هم شروع به تاثیر گذاشتن بر همدیگر کردند و با فشار جاذبهشان یکدیگر را به سمت داخل و یا بیرون هل دادند. به چنین فرآیندی «کوچ کردن» میگویند و به واسطهی همین ساز و کار است که در راهشیری بسیاری سیارات غولپیکر همچون مشتری یا نپتون را در مدارهایی زیاد از حد نزدیک به ستارهها مییابیم.
با این وضع اگر سیارهای شکلناگرفته به نزدیکی ستارهاش رانده شود ممکن است پرتوافشانی ستاره اینقدر زیاد باشد که حتی اجازهی شکلگیری کامل سیاره و یکپارچه شدنش را هم ندهد. کما این که همین سیخزدنها میتواند باعث کوچ اجباری سیارهای تا محدودهی تنورمانند اطراف ستاره هم بشود که آنجا زیر تابش سنگین انوارش به تدریج اتمسفرش بخار گردد و به جز هستهی سخت و سنگی چیزی باقی نماند. سرآخر هم اعماق مخفی و دستنخوردهی سیاره رو خواهند شد که دانشمندان با تلمیح به دنیاهای زیرزمینی اساطیر یونانی اعماق کاسانیایی (Chthonian ) نامگذاریشان کردهاند.
از بین انواع محتمل سیارات کاسانیایی کشف و مطالعهی دوگونهشان بسیار هیجان انگیز خواهد بود.
اول «هستههای بخارشدهی قابلسکنی» (Habitable Evapoated Cores یا HEC) که سیارات سرد و نپتونمانندی هستند که در نتیجهی کوچ اجباری به مناطق مساعدتری افتادهاند. HEC ها چون به ستارهشان نزدیک تر شدهاند تابشهای اضافهای نصیبشان میشود و به آرامی اتمسفرشان تبخیر خواهد شد و از دست خواهد رفت و حتی قسمتهایی از لایههای سطحی سیاره هم ذوب خواهد شد تا بالاخره لایههای زیرین که احتمالاً غنی از آب و یخ باشند به رو بیایند.
اینگونه HECها در نهایت با اقیانوسها پوشیده خواهند شد و رفته رفته جوی مساعدبرای یک زندگی زمینی دیگر درشان ایجاد میگردد.Rodrigo Lugor که یک زیستشناس کیهانیست دربارهی HECها میگوید:
سطح HECها انباشته از گازهای فشردهای بود که رویاروییشان با بخشهای درونیتر جهنمی میساخته. ولی با تیخیر این گازها سطحی میماند که بسیار برای زیستن مناسب خواهد بود.
نوع دوم از انواع جالب توجه سیارات کاسانیایی هم غولهای گازیای همچون مشتریاند که گازهایشان در این فرآیند کوچ کردن کاملاً تبخیر شده و سیاره لخت مانده. اهمیت نوع دوم اینجاست با بررسی ایشان سرانجام فرآیند شکلگیری غول گازیای همچون مشتری رازکاوی میشود. در واقع به قول Laughlin:
رو شدن هسته تاریخچهی رخدادهای اولیه را هم به نمایش خواهد گذاشت.
رصد موفق سیاراتی که در حال کوچ کردن اتمسفرشان را از دست میدهند مدرک محکمی در اثبات وجود سیارات کاسانیایی خواهد بود و البته جالب اینجاست که به عقیدهی محققی به نام Francesca Valechi همان غول گازی تخممرغی مذکور WASP-126 کاندیدای اصلی برای مشاهدهی این پدیده است چرا که به نظر میرسد همزمان با فشرده شدن در چنگال جاذبهی ستارهاش، اتمسفرش هم تبخیر میشود و زمانی خواهد رسید که اثری از گازهایش نخواهد ماند.
پنج- سیارات چوبپنبهکشی
سیاراتی که در مهلکهی پینگپنگ بازی جاذبهای یک جفت ستاره توپ تنیس شدهاند
تمام سیارات غریبی که دربارهشان صحبت کردیم هنوز یک نکتهی مشترک با سیارههای عادی مورد تصورمان داشتند که هنوز همه در حال «چرخیدن» به دور ستارههایشان بودند.
اما سیارات چوپپنبهکشی حتی از این قانون سادهی سیاره بودن هم طفره میروند و استثناء میشوند.
این سیارات در نوعی مدار برزخی گیر افتادهاند تا همواره در محور متصل کنندهی یک جفتستاره به طرزی مارپیچی رفتوآمد کنند. به نظر Eugene Oks فیزیکدان نظری دانشگاه آلاباما این سیارات که همچون فرفره رقصانند بسیار شگفتانگیز خواهند بود، چرا که پیدا شدنشان یک نوع اساساً جدید از مدارات پایدار سیارهها را معرفی خواهد کرد. Oks با این مقصود محاسباتش را بر روی یک منظومهی دوستارهای در 200 سال نوری دور از زمین یعنی Kepler-16 متمرکز کرده (که در بین ستارهی کوتولهی سرخ و ستارهی کوتولهی زرد آن منظومه یک سیاره دائم در نوسان است) و در نتیجهی مطالعاتش دریافته که در Kepler-16 یک سیاره به جای چرخیدن معمولی در مداری دیوانهوار و قیفیشکل پیچ میخورد. در واقع هر رفتوآمد سیارهی Kepler-16b در مدارش فقط یک هفتهی زمینی طول میکشد تا بر فرض اگر موجود جانداری از آنجا به آسمان شب نگاه کند احتمالاً عجیبترین منظرهی آسمان در سرتاسر گیتی را نظارهگر باشد. سیارههای چوپپنبهکشی به دلیل نوع خاص مدارشان هر چند ساعت یکبار فصل عوض میکند ولی مضاف بر آن ساکنین فرضیشان باید خودشان را برای لحظاتی باز هیجانانگیزتر هم آماده کنند چون وقتی سیاره به انتهای مسیر خودش میرسد یکباره مسیر عوض میکند و از ستارهای که به آن زیادی نزدیک شده بود دور میشود و برمیگردد.
البته هنوز کسی نمیداند که چه شرایطی باعث گیرافتادن یک سیاره در چنین موقعیتی میشود ولی Oks امیدوار است که با مطالعهی امواج گرانشی اجرام آسمانی به راحتی بتوانیم تعداد زیادی از این نوع سیارات را رصد کنیم؛ چرا که در یک فضازمان انیشتینی امواج گرانشی ناشی از چنین منظومهای باید قدری موجدار و سینوسی ظاهر شود و به واسطهی چنین تمایزی کشفشان چندان هم مشکل نخواهد بود.
منبع: مجلهی نیوساینتیست، 19 سپتامبر 2015
-
آقا این سیاره های لاگرانژی چقدر خوبن. و از قضا این بازی اسکایریم هم اینطوری نشون می داد دنیاهه رو .
خیلی دستت درد نکنه بسیار مطلب لذت بخشی بود.
-
خیلی مطلب جالبی بود دستت درد نکند. واقعا کلی داستان میشه از توی اینها در آورد.
آسیموف یک جور دیگر از سیارات را در داستان شبانگاه پیشبینی کرد سیاراتی که در میان چند ستاره گیر افتادند و هیچ وقت شب ندارد.موفق باشی
-
آخریه از همه جالب تر بود!
حتی فکر کردن بهش هم هیجان انگیزه! -
واااای!!!! چه خفن!!!! آخریه و اون دوتایی هه خیلی باحال به نظر میان!
-
با سلام و سپاس بسیار عالی بود
-
آقا بسیار استفاده کردیم. دست شما درد نکنه.