آرشیو پنج‌شنبه ۱ خرداد ۱۳۹۹، شماره ۳۷۲۶
علم
۸

در جست و جوی خانه میهمانان خورشید

پوریا ناظمی

منظومه شمسی ما، در طول میلیاردها سال حضور خود در کهکشان میزبان بسیاری از میهمان های خارجی بوده است. میهمان هایی که پس از سفرهای طولانی در اعماق فضا به دیدار خورشید ما آمده اند. تاکنون ما حداقل دو مورد از این میهمان های فضاهای دور را شناخته ایم. حالا گروهی از دانشمندان گمان می کنند که توانسته اند نشانه هایی از منشا این رهگذرانی که راهشان به منظومه افتاده است به دست آورند.

دنباله دار حاشیه نشین

دنباله دار بوریسف (2I/BORISOV) دومین جرم میان ستاره ای شناخته شده ای است که به دیدن منظومه شمسی ما آمده است. این دنباله دار که در ماه آگوست سال گذشته کشف شد، در مسیر نزدیک شدن به خورشید در حال بیدار شدن از خواب زمستانی طولانی خود است. رصدهای ماوراءبنفش و رادیویی در طول موج میلی متری، نشان می دهد که دلیل بیداری این دنباله دار فراخورشیدی، تصعید انباشته مونوکسید کربن باستانی این دنباله دار است. مونوکسید کربن در دمای 25 درجه کلوین (منهای 248٫15 درجه سانتی گراد) منجمد می شود و همین امر نشان از آن دارد که این دنباله دار باید در حاشیه دوردست و سرد قرص غبار اطراف ستاره مادرش شکل گرفته باشد. درحالی که این یافته سرنخی از زادگاه این دنباله دار میان ستاره ای در اختیار ما قرار داده است، مدلی نظری و توضیحی درباره اینکه چطور ممکن است نخستین بازدیدکننده شناخته شده فرامنظومه ای ما، اوماموآ، به وجود آمده باشد، ارائه کرده است. هر دو این اجرام در امتداد مدارهایی هذلولوی به دیدار خورشید ما آمده اند. با این وجود ما درباره منشا آنها چیزی نمی دانیم، جز اینکه خانه اولیه آنها در جایی فراسوی منظومه شمسی ما قرار داشته است. اوماموآ اکنون در حال گذر از مدار سیاره زحل در راه خارج شدن از منظومه ما است و دیگر قابل مشاهده نیست. اما ما هنوز می توانیم دومین بازدیدکننده شناخته شده کیهانی خود، دنباله دار بوریسف را رصد کنیم.

سرزمین مادری بوریسف کجا است؟

در شماره این هفته مجله نیچر ستاره شناسی، گزارش هایی از دو تحقیق را منتشر کرد که در زمانی که این دنباله دار در ماه دسامبر گذشته به حضیض مداری خود رسیده بود، صورت گرفته است. در حول وحوش زمان این حضیض این دنباله دار به حدی درخشان شده بود که بتوان با کمک روش های طیف سنجی ترکیب تشکیل دهنده آن را تعیین کرد. یکی از این گروه های تحقیقی به مدت حدود یک ماه به بررسی تابش های ماوراءبنفش فلوئورسنس ناشی از مونوکسید کربن پرداخت. در طول این زمان میزان این تابش های مونوکسید کربن، تقریبا ثابت ماندند، اما تابش ناشی از مولکول های آب به سرعت کاهش پیدا کرد. این باعث سردرگمی اولیه رصدگران این دنباله دار شد. اما اندکی بعد آنها توضیحی برای این پدیده پیدا کردند. آنها متوجه شدند که انتشار اولیه گازها باعث شده است بخشی از مواد سطحی دنباله دار پراکنده شده و در نتیجه لایه های غنی تری از مونوکسید کربن که زیر سطح این دنباله دار انباشته شده بود، ظاهر شود. میزان مونوکسید کربنی که توسط یکی از طیف نگارهای هابل اندازه گیری شد، نشان از این داشت که میزان مونوکسید کربن موجود در گیسوی این دنباله دار 50درصد بیش از میزان آب موجود در این گیسو است که هم زمان توسط رصدخانه فضایی سوئیفت اندازه گیری شده بود. از سوی دیگر گروهی به رهبری «مارتین موردینر» در نیمه ماه دسامبر به کمک آرایه رادیویی آلما در شیلی، این دنباله دار را هدف قرار دادند. نتایج بررسی این گروه نیز وجود منابع غنی مونوکسید کربن در این دنباله دار را تایید می کرد. این بررسی نشان داد که نسبت مونواکسید کربن به آب، در این دنباله دار بیش از هر دنباله دار از خانواده منظومه شمسی ما است که درون فاصله 2.5 واحد نجومی (هر واحد نجومی میانگین فاصله زمین تا خورشید است) رصد و بررسی شده اند. این فاصله از خورشید مرزی است که اصطلاحا آن را خط برف آب می نامند و مرزی است که در آن یخ آب شروع به تبخیر می کند. البته در این بین یک استثنا هم وجود داشت و آن دنباله دار (C/2016 R2 (PanSRARRS بود که زمانی که در فاصله 2.8 واحد نجومی از خورشید داشت نسبت میان مونوکسید کربن به آب در آن بالاتر از مقدار رصدشده اخیر بود. با این وجود بقیه ویژگی های آن دنباله دار به قدری نامتعارف و متفاوت با سایر دنباله دارهای منظومه شمسی است که برخی این حدس را مطرح کردند که این دنباله دار احتمالا منشایی در خارج از منظومه شمسی دارد و در گذشته ای دور به دام گرانش خورشید افتاده و در ابر اورت اقامت گزیده است. این بررسی ها در عمل عرصه تازه ای را در علوم سیاره ای پیش روی دانشمندان گشوده و آنها را قادر کرده است که به طور مستقیم و بی واسطه و به کمک مطالعه چنین دنباله دارهایی به بررسی شرایط تحول منظومه های فراخورشیدی بپردازند. (گفتنی است ابر اورت نام منطقه ای است که بسیاری از دنباله دارها، سنگ ها و یخ هایی که در واقع مربوط به بقایای تولد منظومه شمسی هستند از آن سرچشمه می گیرند. دانشمندان معتقدند این ابر از فاصله 2000 تا 5000 واحد نجومی آغاز شده و تا فاصله 50,000 واحد نجومی که تقریبا برابر با یک سال نوری است، نیز ادامه پیدا می کند. برخی دیگر بر این عقیده اند که این ابر عظیم حتی تا بیشتر از 100,000 واحد نجومی گسترش یافته است و این به آن معناست که لبه اش تا مرز پایانی منظومه شمسی ما کشیده شده است. این ابر به یادبود ستاره شناسی به نام «یان اورت» که وجود آن را در سال 1950 پیش بینی کرده بود، ابر اورت نهاده شده است. ذخیره بالای مونوکسید کربن در دنباله دار بوریسف نشانه ای از آن است که این دنباله دار در جایی فراسوی خط برفی مونوکسید کربن منظومه مادری، یعنی در نواحی بیرونی قرص سیاره ای اطراف ستاره مادر به وجود آمده و در طول سفر خود در فضای میان ستار ه ای نیز همواره در فضایی با دمای کمتر از 25 درجه کلوین باقی مانده است. بررسی میزان تبخیر مونوکسید کربن به عنوان یکی از دلایل نوع رفتار و چند قطعه شدن هسته این چنین دنباله دارهایی ممکن است راه تازه و مسیر درستی برای بررسی تحول چنین میهمانان فراخورشیدی باشد. این اطلاعات نشانه هایی در اختیار ما قرار می دهد که این دنباله دار در چگونه محیطی به دنیا آمده است. اما این توصیف موقعیت محل تولد فعلا کمک چندانی به مشخص کردن محل دقیق تولد در کهکشان نمی کند. ما اکنون درک اندکی از وضعیت خانوادگی این دنباله دار داریم اما راهی نداریم که محل این خانواده را پیدا کنیم.

نخستین میهمان: پرحاشیه و غیرعادی

برخلاف دنباله دار بوریسف که بدون هیچ مشکلی توانستیم دنباله دار بودن آن را تشخیص دهیم، اوضاع در مورد نخستین میهمان فراخورشیدی تاییدشده بسیار متفاوت بود. این جرم که اوماموآ نام گرفت، شبیه به هیچ جرم فضایی آشنایی نبود که ستاره شناسان پیش تر با آن مواجه شده بودند. اوماموآ، جرمی کشیده و قرص مانند، متخلل و با حرکتی عجیب و غیرعادی بود که گاز بسیار اندکی از خود آزاد می کرد. این رفتار و ویژگی های عجیب به حدی بود که حتی برخی این فرض را مطرح کردند که شاید این میهمان شگفت انگیز، سفینه ای فضایی و بازدیدکننده ای از سوی تمدنی فرازمینی باشد. حالا «یون ژانگ» از رصدخانه کوت دزور در فرانسه معتقد است توانسته مدلی ارائه دهد که بر اساس آن می تواند شکل گیری اوماموآ را بر اساس سناریوهای طبیعی و اصول فیزیک شناخته شده توضیح دهد. او معتقد است این روند حتی می تواند روندی رایج در منظومه شمسی ما باشد. او و همکارش «داگلاس لین» از دانشگاه کالیفرنیا در سانتا کرو، یافته های مدل عددی خود را در ژورنال نیچر ستاره شناسی مورخ 13 آوریل منتشر کرده اند. توضیح آنها از شکل گیری چنین جرمی در دوره شکل گیری سیاره ها آغاز می شود. بر اساس این توضیح در هنگام شکل گیری سیارک ها یا دنباله دارها ممکن است گذر یک پیش دنباله دار یا پیش سیارک از کنار جرمی بزرگ تر باعث تغییر مدار آن شود. این قطعه چند کیلومتری به سمت مرکز منظومه و ستاره مادری حرکت می کند و از فاصله چند صد هزار کیلومتری نزدیک آن گذر می کند. این ملاقاتی ویران کننده برای پیش هسته دنباله دار است. در این ملاقات تحت تاثیر نیروهای گرانش شدید بافت و ساختار این پیش هسته، از هم گسیخته شده و شکل آن تغییر می کند. این شبیه همان اتفاقی است که در دهه 1990 ما در منظومه شمسی خود شاهد آن بودیم و دنباله دار شومیکر -لوی 9 تحت گرانش مشتری به چنان سرنوشتی دچار شد. اما این بار به جای اینکه بقای مانده این هسته به درون خورشیدش سقوط کند (همان طور که بقایای شومیکر-لوی 9 به درون مشتری سقوط کردند) به دلیل زاویه مداری اش به سرعت فرار می رسد و از دام گرانش ستاره مادر رها می شود و سفری طولانی را در دل فضای میان ستاره ای آغاز می کند؛ سفری که در نهایت او را به نزدیکی مرکز گرانش دیگری مانند خورشید می آورد و در نهایت او را به بازدیدکننده ای از فضاهای دور برای ما بدل می کند. اگر این مدل درست باشد باید منشا اوماموآ را در چندپاره شدن هسته یک دنباله دار یا سیاره کوتوله ای دید که قطر اولیه اش چیزی حدود چند صد کیلومتر بوده است.

داستان خانه های دوردست مهاجران

حالا ما در تلاش برای شناخت بیشتر مسافرانی هستیم که هزاره های طولانی در محیطی سرد و تاریک به سفر و هجرتی عظیم دست زده اند. آنها از خانه خود رانده شده اند و در مسیر به ظاهر بی پایان خود سری به ما می زنند. اما این رهگذران مانند هر مهاجر دیگری با خود داستان های بسیاری از سرزمین های دور و ناآشنا به همراه دارد. دانشمندان سعی دارند با شنیدن داستان آنها به راز سرزمین هایی دست یابند که فراسوی افق دید و امکان سفرشان قرار دارد.