ايتنا - آیا باز هم شاهد اشیاء فضایی مانند اوموآموآ خواهیم بود؟

پنج سال پس از مشاهده نخستین شیء شناخته‌شده که از فراسوی منظومه شمسی آمده و در حال گذر از آن است، دانشمندان همچنان در حال کاوش پیرامون این موضوع هستند که این شیء عجیب چه اسراری راجع به سامانه‌های ستاره‌ای می‌تواند برای ما بازگو کند.

به گزارش ایتنا و به نقل از اسپیس، سیارات غول‌پیکر یخی مانند نپتون می‌توانند تریلیون‌ها شیء کوچک را به فضای میان‌ستاره‌ای پرتاب کنند که برخی از آنها از منظومه شمسی ما بازدید می‌کنند؛ درست مثل اوموآموآ ('Oumuamua) در سال ۲۰۱۷. در این‌صورت شمار این اشیاء سرگردان در میان ستارگان، می‌تواند صدها تریلیون تریلیون باشد؛ یعنی عدد ۱ به‌همراه ۲۶ صفر!

اوموآموآ در روز ۱۹ اکتبر سال ۲۰۱۷ که از فضای میان‌ستاره‌ای وارد شده بود، کشف شد. گفته می‌شود این شیء پس از گردش در منظومه شمسی، دوباره به همان فضا برخواهد گشت. البته وجود اجسام کوچکی که از فضای میان‌ستاره‌ای می‌آمدند و از منظومهٔ شمسی ما بازدید می‌کردند، چندان تعجب‌آور نبود. در واقع، اشیاء میان‌ستاره‌ای مانند اوموآموآ و بوریسوف که به‌تازگی کشف شده‌اند، مدت‌ها قبل پیش‌بینی شده بودند.

گرگ لافلین (ستاره‌شناس دانشگاه ییل) می‌گوید: «ما می‌دانیم که وقتی منظومه شمسی در حال شکل‌گیری بود، چندین شیء کوچک و یخی هم‌جرم زمین به محیط میان‌ستاره‌ای پرتاب می‌شد. بنابراین، انتظار داریم که چیزهای زیادی در فضای میان‌ستاره‌ای در حال حرکت باشند».

گفتنی است سازوکاری که این تعداد بی‌شمار از اجسام کوچک را به بیرون پرتاب می‌کند، نتیجهٔ مهاجرت سیاره‌ها، به‌ویژه سیارات غول‌پیکر است. اخترشناسان در سال ۲۰۰۵، «مدل نیس» را پیشنهاد کردند که نشان می‌دهد فعل و انفعالات درون یک دیسک غنی از سیارک‌ها و دنباله‌دارها، در طی صدها میلیون سال چگونه زحل، اورانوس و نپتون را به مهاجرت به‌سمت قسمت بیرون‌تر و مشتری را به مهاجرت به‌سمت درونی‌تر منظومهٔ شمسی واداشتند.

اما مدل نیس از آن زمان چندان مورد توجه قرار نگرفت و مدل‌های مشابهی مانند «گرند تاک» جایگزین آن شد. مدل اخیر توضیح می‌دهد مشتری چگونه در ابتدا به سمت داخل منظومهٔ شمسی حرکت کرد تا اینکه گرانش زحل آن را متوقف کرد و آن را به عقب کشید. اما به گفته لافلین، در زمینهٔ اجرام بین ستاره‌ای، مهم نیست که کدام مدل درست است.

او می‌گوید: «هر مدل دربرگیرندهٔ هر نوع حرکت سیارات غول‌پیکرِ در حال شکل‌گیری در میان دریای بزرگی از سیاره‌های کوچک، تولیدکنندهٔ اجرام میان‌ستاره‌ای است».

لافلین و همچنین کنستانتین باتیگین (ستاره‌شناس دانشگاه کالیفرنیا)، اصطلاح «خط پرتاب» را به عنوان توصیفی از مکان‌هایی ابداع کرد که می‌توانند چنین پرتاب‌هایی انجام دهند.

لافلین با اشاره به فاصله ستاره‌ای که در آنجا آب به‌شکل یخ پایدارتر است تا به‌شکل بخار، می‌گوید: «خط پرتاب» فقط یک شکل دیگر از اصطلاح «خط برف» است. خط پرتاب نیز به نوبهٔ خود جایی است که یک سیاره غول‌پیکر می‌تواند جسم کوچکی را با شتاب کافی برای دستیابی به سرعت فرار از نیروی گرانشی ستارهٔ خود، رها سازد. حال هر چه که سیاره دورتر باشد، این کار آسان‌تر می‌شود زیرا گرانش ستاره با فاصله شعاعی کاهش می‌یابد.

به گفته لافلین در منظومه شمسی ما، خط پرتاب در حدود ۶۰۰ میلیون کیلومتر از خورشید است که تقریباً به اندازه خط برف است.

به گزارش ایتنا، هر چهار غول گازی در همسایگی ما یعنی مشتری، زحل، اورانوس و نپتون، فراتر از خط پرتاب هستند و همه می‌توانند اجسامی را به فضای میان‌ستاره‌ای پرتاب کنند، اما این فرآیند لزوماً به هر چهار سیارهٔ فوق نیاز ندارد.

لافلین می‌افزاید: «برای انجام این کار حتماً لازم نیست سیاره‌ای در حد و اندازه مشتری وارد کار شود؛ نپتون هم می‌تواند به راحتی این کار را انجام دهد».

گفتنی است نپتون به عنوان دورترین سیاره در منظومهد شمسی است و در منطقه‌ای می‌چرخد که سرعت گریز کم است و اجسام یخی پرشماری برای پرتاب وجود دارد. به‌همین سبب، این سیاره، در حین مهاجرت خود به سمت بیرون منظومهٔ شمسی، نقش پرتاب‌کننده را ایفا می‌کرد و بسیاری از اجرام کوچکی را که به بیرون می‌رفتند بیرون می‌زد.

لافلین اظهار می‌دارد: «اگر اوموآموآ معمولی است، پس یک ستاره متوسط یا سیاره‌ای شبیه به نپتون دارد؛ درست مانند منظومه شمسی. در این زمینه، شواهدی نیز وجود دارد که می‌توان به تصاویر تهیه شده توسط آرایه میلی‌متری/زیرمیلی‌متری آتاکاما، از قرص‌های تشکیل‌دهنده سیاره از غبار در اطراف ستاره‌های جوان اشاره کرد». به نظر می‌رسد بسیاری از این دیسک‌ها دارای شکاف‌های حلقه‌ای‌شکل هستند که ممکن است با گرانش سیارات نپتون‌مانند پاک شده باشند.

اگرچه ممکن است این یک اکتشاف به نظر نرسد، اما برای اخترشناسان علاقه‌مند به تعیین اینکه منظومه شمسی خودمان در مقایسه با دیگر سامانه‌های ستاره‌ای چقدر معمولی یا غیرمعمول است، حائز اهمیت است.

بسیاری از سیاره‌های فراخورشیدی غول‌پیکر گازی که تاکنون کشف شده‌اند، به اصطلاح «مشتری داغ» و «نپتون داغ» هستند که به سمت داخل مهاجرت کرده و اکنون در مداری بسیار نزدیک به ستارگان خود می‌چرخند. این سیارات نمی توانند اجسام کوچک را به فضای میان‌ستاره‌ای پرتاب کنند؛ زیرا سرعت فرار نزدیک به ستارهٔ آنها بسیار زیاد است. علاوه بر این، این منظومه‌های دارای سیارات غول‌پیکر داغ، با منظومه شمسی خودمان بسیار متفاوت هستند. برای مثال، درونی‌ترین سیارات آن کوچک و صخره‌ای هستند و فاصله‌شان نسبت به خورشید خودمان، بسیار زیاد است.

با این حال، فراوانی پیش‌بینی‌شده اجرام میان‌ستاره‌ای نشان می‌دهد که حداقل معماری بیرونی منظومه شمسی ممکن است نسبتاً منظم بوده باشد.

دستورالعمل تهیه یک شی میان‌ستاره‌ای!
این سازوکار پرتاب، دنباله‌دارهای میان‌ستاره‌ای معمولی مانند بوریسوف را توضیح می‌دهد.

بنا بر نظر دانشمندان، اوموآموآ شیئی نامتعارف است. شکل آن به احتمال زیاد شبیه یک برش صاف و دیسک‌مانند بود؛ نه به شکل یک تکهٔ بلند، آنطور که در ابتدا پیشنهاد شده بود. ما پیکره‌ای مشابه اوموآموآ موسوم به آروکتوث (Arrokoth) را دیده‌ایم که در کمربند کویپر قرار دارد و در سال ۲۰۱۹ فضاپیمای نیوهورایزنز ناسا از کنار آن عبور کرد.

گفته می‌شود خیلی از دنباله‌دارها به شکل اوموآموآ یا آروکتوث نیستند. علاوه بر این، اوموآموآ دارای کمای منحصربه‌فرد یا «جوّ» اطراف دنباله‌دار، نبود. علاوه بر این، شتاب این جسم به گونه‌ای تغییر کرد که گویی توسط گازهای خروجی که نمونه‌ای از یک دنباله‌دار بود رانده می‌شد؛ با وجود اینکه اخترشناسان نمی‌توانستند خروج گاز را تشخیص دهند.

جدای از توضیحات غیرمتعارف، یک فرضیه بیان می‌دارد که اوموآموآ یک تکه یخ هیدروژنی جامد است. تنها مکانی که چنین جسمی می‌تواند تولید کند، هستهٔ سرد ابر مولکولی متراکم از گاز است. چنین ابرهایی، هنگامی که از نظر گرانشی بی‌ثبات می‌شوند، به زادگاه ستارگان تبدیل می‌گردند. اما آیا آنقدر سرد نیز هستند که تکه‌ای از هیدروژن جامد مانند اوموآموآ تشکیل دهند؟

به گزارش ایتنا، لافلین می‌گوید: «اگر نظریهٔ هیدروژن-یخ درست بود، تمام ویژگی‌های اوموآموآ به طور مستقیم توضیح داده می‌شد. این تئوری نشان می‌دهد که اوموآموآ در داخل یک ابر مولکولی به‌عنوان یک جسم بسیار بزرگ‌تر شکل گرفته که با گذشت زمان کم‌رنگ شده است». لافلین موضوع را به قالب صابون تشبیه می‌کند، که ابتدا به شکل یک بلوک ضخیم تولید می‌شود، اما پس از شستشوهای متعدد به یک تکه نازک تبدیل می‌گردد؛ درست مثل شکل اوموآموآ.

لافلین می‌گوید: «مشکل این نظریه این است که سرد کردن محیط به اندازه‌ای که هیدروژن مولکولی به سرعت کافی منجمد شود، بسیار سخت است. هیدروژن مولکولی در حدود ۱۴ درجه کلوین یخ می‌زند؛ یعنی ۱۴ درجه بالاتر از صفر مطلق یا منفی ۲۵۹ درجه سانتیگراد. هسته‌های ابرهای مولکولی می‌توانند به دمای مشابهی برسند، اما شرایط باید کاملاً مناسب باشد تا هیدروژن سریعاً به شکل جامد متراکم شود و مشخص نیست که این شرایط چقدر به طور منظم رخ می‌دهند. با این حال، اگر بروز چنین شرایطی رایج باشد، در این‌صورت اوموآموآ قبل از تشکیل ستاره و سیاره در ابر آن جمع و تشکیل شده است».

یکی از شواهد تأییدکننده این امر در مسیر اوموآموآ قبل از رسیدن به منظومه شمسی ما نهفته است. ستاره‌شناسان آن را ردیابی کرده و دریافته‌اند که ۴۵ میلیون سال پیش، اوموآموآ در همان نقطه‌ای قرار می‌گرفت که یک ابر مولکولی غول پیکر قرار بود ستاره‌های گروه متحرک کارینا را تشکیل دهد.

کمبود اجرام میان‌ستاره‌ای
اگر اوموآموآ واقعاً یک کوه یخ هیدروژنی بود، یا حتی اگر فقط یک شیء عجیب و غریب بود که از یک منظومه سیاره‌ای مانند بوریسف به بیرون پرتاب شده بود، پس مطمئناً فضا باید با تعداد بیشتری از این بازدیدکنندگان از ستارگان دور پر باشد. آیا اخترشناسان این موضوع را شگفت‌انگیز می‌دانند که علاوه بر اوموآموآ و بوریسوف، ما هنوز میان‌ستاره‌ای دیگری کشف نکرده‌ایم؟

در سال ۲۰۱۷ که اوموآموآ پیدا شد، دیو جویت (ستاره‌شناس دانشگاه کالیفرنیا که نخستین شیء کمربند کویپر را در سال ۱۹۹۲ در کنار جین لوو کشف کرد)، پیش‌بینی کرد که در منظومهٔ شمسی ما نزدیک به ۱۰ هزار ستارهٔ میان‌ستاره‌ای وجود دارد.

با این حال، جویت اعتراف می‌کند که از اینکه بوریسوف به سرعت بعد از اوموآموآ آمده، شگفت‌زده شده و از اینکه از آن زمان تاکنون شاهد شیء دیگری نبوده‌ایم ناامید شده است.

لافلین همچنان به خوش‌بینانه‌ترین سناریو راجع به تعداد مسافران میان‌ستاره‌ای علاقه نشان می‌دهد. او می‌گوید که کمبود فعلی اجرام میان‌ستاره‌ای هنوز خیلی تعجب‌آور نیست. بر اساس نرخ فعلی مبنی بر کشف تنها دو شیء در پنج سال، او می‌گوید که برآوردهای فعلی از فراوانی چنین اشیایی باید به نصف کاهش یابد.

اما جویت اشاره می‌کند که یافتن ستاره‌های میان‌ستاره‌ای کاری دشوار است، حتی اگر به‌شکل گسترده‌ای از منظومه شمسی ما بازدید کنند.

وی اظهار می‌دارد: «آن ۱۰ هزار شیء در کل حجم مدار نپتون پخش شده‌اند و هیچ یک از آنها قابل تشخیص نیستند مگر اینکه از نزدیکی زمین عبور کنند، همانطور که اوموآموآ فقط به همین دلایل مورد توجه قرار گرفت».

از سوی دیگر، گفته می‌شود که رصدخانه Vera C. Rubin در شیلی کار خود را تا اواسط دهه میلادی جاری آغاز خواهد کرد. این رصدخانه با داشتن تلسکوپ میدانی وسیع ۸٫۴ متری، برنامه‌ای موسوم به نقشهٔ میراث فضا و زمان (LSST) را آغاز خواهد کرد و اگر پیش‌بینی‌ها درست باشد، انتظار می‌رود که هر سال حداقل یک میان‌ستاره‌ای کشف کند.

دانشمندان در حال حاضر در مقایسه با پنج سال پیش، از آمادگی بیشتری برای درک این اجرام برخوردار هستند. با توجه به اینکه در حال حاضر تلسکوپ فضایی جیمز وب در حال فعالیت است، ستاره‌شناسان ابزار قدرتمندی برای مطالعه این اجرام دارند.

لافلین می‌گوید: «اگر اشیایی مانند اوموآموآ به ترتیب توسط Rubin–LSST کشف شوند، به جمعیت زیادی از سیارات نپتون‌مانند دلالت دارند. اما اگر چنین اشیایی پیدا نشوند، در این صورت میزان غیرعادی بودن اوموآموآ بیشتر و بیشتر خواهد شد».