یافتن سیارههای خارج از منظومهی شمسی کار دشوار و طاقتفرسایی است. اما وقتی بحث سیارههای فراخورشیدی (خارج از منظومهی شمسی) مطرح میشود، یکی از چالشهای پیش رو، تشخیص قمر یا ماه خارجی (خارج از منظومهی شمسی) این سیارات است. با این حال، مطالعهی ماههای خارجی هم درست مثل مطالعهی سیارههای خارجی، فرصتهای بسیار خوبی را برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد کیهان فراهم میکند.
از میان تمام کاندیدهای احتمالی، جدیدترین (و قابل بحثترین) کشف در جولای ۲۰۱۷ اعلام شد. این ماه موسوم به Kepler-1625 b-i، حول محور یک غول گازی میچرخد که در فاصلهی ۴۰۰۰ سال نوری از زمین قرار گرفته است. اما بر اساس یک بررسی جدید، اندازهی تقریبی این ماه خارجی تقریبا با اندازهی سیارهی نپتون برابر است. در این صورت این بررسی، اولین نمونهای است که در آن یک غول گازی به دور یک غول گازی دیگر میچرخد!
این بررسی با عنوان ماهیت ماه خارجی غولآسا، Kepler-1625 b-i»، اخیرا در مجلهی علمی ستارهشناسی و اخترفیزیک (Astronomy and Astrophysics) منتشر شده است. این مطالعه توسط رنه هلر، اخترفیزیکدان مؤسسهی پژوهشهای منظومهی شمسی مکس پلنک انجام شد. او با استفاده از منحنیهای نوری بهدستآمده از مأموریت کپلر، به بررسی جرم ماه خارجی و ماهیت واقعی آن پرداخته است.
تصور هنرمند از ماه خارجی قابل ست که به دور یک غول گازی میچرخد.
ماههای موجود در منظومهی شمسی اطلاعاتی را دربارهی نحوهی شکلگیری و تکامل سیارهی میزبان خود میدهند. به همین طریق، مطالعهی ماههای خارجی دیدگاههایی را دربارهی سیستمهای سیارهای خارج از منظومهی شمسی ارائه میکند. به گفتهی دکتر هلر، این مطالعهها میتوانند تأیید یا ردی بر سیارههای قابل ست در منظومههای دیگر باشند:
بررسی ماهها برای مطالعهی شکلگیری و تکامل سیارههای منظومهی شمسی بسیار سودمند بوده است. برای مثال ماهِ زمین، کلیدی برای تعیین شرایط اولیهی اخترفیزیکی مثل جرم کلی و وضعیت چرخش اصلی زمین به شمار میرود و دلیلی برای قابل ست بودن زمین ارائه میدهد. بهعنوان یک مثال دیگر، ماههای گالیلهای مشتری برای بررسی شرایط قرص برافزایشی حول مشتری مورد مطالعه قرار گرفتند، قرص برافزایشی یک ساختار دیسک مانند از ماده است که به شکل حلقوی به دور یک جسم خاص میچرخد. جرم این سیاره در ۴.۵ میلیارد سال پیش، از این قرص بهدست آمده است. این قرص مدت زیادی است از بین رفته است اما قمرهایی که در آن شکل گرفتهاند باقی ماندهاند. و در نتیجه با استفاده از این قمرها به ویژه محتوای آب و ترکیب آنها میتوان به مطالعهی شکلگیری سیارهی مشتری در گذشتهی دور پرداخت.
وقتی بحث سیستم ستارهای Kepler 1625 مطرح میشود، مطالعات قبلی بر اساس سه گذار مشاهده شده در مقابل ستارهی این منظومه، تخمینهایی را در مورد Kepler 1625 b و ماه احتمالی آن ارائه دادند. منحنیهای نوری که توسط این گذارها تولید شدهبودند یکی از شواهد وجود ماه خارجی Kepler 1625 بودند که در فاصلهی ۲۰ برابر شعاع این سیاره به دور آن در گردش است.
این بررسی، اولین نمونهای است که در آن یک غول گازی به دور یک غول گازی دیگر میچرخد
اما دکتر هلر در مطالعهی خود نشان داد، در اندازهگیریها، سرعت اولیهی شعاعی ستارهی میزبان (Kepler 1625) درنظر گرفته نشده است، و همین مسأله تخمینهای جرمی را برای هر دو بدنه به دنبال داشت. هلر برای توجیه این مسئله، نظامهای جرمی مختلف و اندازهی ماه و سیاره را بر اساس مشاهدات درنظر گرفت. فراتر از این، او تلاش کرد این سیاره و ماه را در دستهی شکلگیری ماههای منظومهی شمسی طبقهبندی کند.
تصور هنرمند از ماه خارجی که به دور یک غول گازی در گردش است (چپ) و یک سیارهی خارجی به اندازهی نپتون (راست).
اولین مرحله بهگفتهی هلر، تخمین جرم احتمالی ماه خارجی و سیارهی میزبان آن بر اساس ویژگی منحنیهای نوری به دست آمده از کپلر بود. وی اشاره میکند:
یک تفسیر دینامیک از دادهها نشان میدهد سیارهی میزبان دقیقا یک کوتولهی قهوهای هم اندازهی مشتری است (منظور از اندازه، قطر است) و جرم آن ۱۸ برابر مشتری است. با این حال بهدلیل اختلالهایی در دادههای کپلر و تعداد اندک گذارها (سه عدد)، ابهام در نتایج بالا است. در واقع سیارهی میزبان میتواند یک سیارهی مشتریمانند یا حتی یک کوتولهی قهوهای با اندازهی متوسط و جرمی ۳۷ برابر مشتری باشد. جرم ماه این سیاره هم هم بین چند برابر جرم زمین و جرم نپتون متغیر است.
هلر در ادامه به مقایسهی جرم نسبی ماه خارجی و Kepler 1625 b و مقایسهی آن با سیارهها و ماههای مختلف منظومهی شمسی پرداخت. اهمیت این مرحله در این بود که ماههای منظومهی شمسی بر اساس جرم سیارهها و در مقایسه با نسبتهای جرمی ماه به سیاره در دو گروه مجزا قرار میگیرند. این مقایسهها نشان میدهند که جرم یک ماه رابطهی نزدیکی با نحوهی شکلگیری آن دارد.
برای مثال، قمرهایی که بر اثر برخورد شکل میگیرند،نسبتا سنگین هستند، از این دسته میتوان به ماه زمین یا شارون، قمر پلوتون اشاره کرد، ولی ماههایی که از قرص برافزایشی یک سیاره شکل میگیرند، نسبتا سبک هستند. با این که گانیمه، ماه مشتری، بزرگترین ماه در منظومهی شمسی است اما نسبت به خود مشتری که بزرگترین بدنهی منظومهی شمسی به شمار میرود، بسیار کوچک است.
تصور هنرمند از نمای یک ماه فرضی، حو یک سیارهی خارجی که به دور یک منظومهی ستارهای سهتایی در حال چرخش است.
در نهایت، دکتر هلر نتایج جذابی را اثبات میکند. این نتایج نشان میدهند قمر Kepler 1625 b-i در این گروههای قمری قرار نمیگیرد (ماههای برخوردی سنگین، ماههای برافزایشی سبکتر). به گفتهی هلر:
منطقیترین سناریوها نشان میدهند ماه مورد بررسی یک ماه سنگین است که بر اثر برخورد شکل گرفته است. با این حال این ماه خارجی در صورت وجود، یک ماه گازی است. ماههای منظومهی شمسی معمولا سنگی یا یخی هستند و پوشش گازی قابل توجهی ندارند (تیتان یک اتمسفر ضخیم دارند اما جرم آن قابل اغماض است). پس چگونه ممکن است یک ماه گازی بر اثر برخورد شکل گرفته باشد؟ مشخص نیست.
از زاویهای دیگر، درسناریو سوم ماه Kepler 1625 b-i ممکن است از طریق جذب شکل گرفته باشد؛ ولی این فرضیه هم نشاندهندهی یک سیستم سیارهای دوتایی بزرگ است و این ماه از این سیستم وارد مدار دور سیارهی Kepler 1625 b شده است در حالی که همتای سیارهای آن از سیستم خارج شده است.
نکتهی جذاب در این مورد تخمینهای جرمی Kepler 1625 b است که دکتر هلر آن را ۱۹ برابر جرم مشتری تخمین میزند اما جرم آن میتواند حتی به اندازهی ۱۱۲ مشتری هم باشد
نکتهی جذاب در این مورد، تخمینهای جرمی Kepler 1625 b است که هلر آن را ۱۹ برابر جرم مشتری تخمین میزند؛ اما جرم آن میتواند حتی به اندازه ی ۱۱۲ برابر مشتری هم باشد؛ یعنی اینکه سیارهی میزبان یک غول گازی و اندکی بزرگتر از زحل یا یک کوتولهی قهوهای یا حتی یک سیارهی کم جرم است (VLMS). پس بهجای اینکه بگوییم یک غول گازی حول یک غول گازی دیگر میچرخد، میتوانیم بگوییم یک غول گازی به دور یک ستارهی کوچک میچرخد و این دو جرم هر دو حول یک ستارهی بزرگتر میچرخند!
تصور هنرمند از یک کوتولهی قهوهای نوع T
از این قضیه میتوان برای یک داستان تخیلی الهام گرفت! با این که بررسی نمیتواند محدودیتهای جرمی دقیقی را در رابطه با Kepler 1625 b و ماه احتمالی آن ارائه کند، اما اهمیت آن غیرقابل انکار است. این مطالعه فراتر از ارائهی یک نمونهی احتمالی خوب از یک ماه گازی غولآسا به اخترفیزیکدانها تا زمانی که مطالعهی سیستمهای سیارهای خارجی مطرح باشد، بسیار حائز اهمیت است. اگر وجود Kepler 1625 b I ثابت شود، اطلاعات زیادی را دربارهی شکلگیری میزبان خود ارائه میدهد.
در حال حاضر، مشاهدات بیشتری برای اثبات یا رد وجود این ماه لازم است. مشاهدهی اخیر در آخرین گذار Kepler 1625 b در تاریخ ۲۹ اکتبر ۲۰۱۷ توسط تلسکوپ هابل اجرا شد! براساس منحنیهای خروجی از ستاره، دانشمند ایدهی بهتری از واقعی بودن و شکل اصلی این ماه به دست خواهد آورد. به گفتهی هلر:
اگر این ماه به شکل شبح وار در دادهها ظاهر شود، بسیاری از این مطالعات بر سیستم Kepler 1625 قابل پیادهسازی نخواهند بود. با این حال این مقاله یک مطالعهی نمونه از نحوهی طبقهبندی ماههای خارجی آینده و قرار دادن آنها در دستهی منظومهی شمسی را ارائه خواهد داد. اگر Kepler 1625 b I یک ماه خارجی واقعی باشد، مطالعهی من نشان میدهند که یک نوع جدید از ماه را کشف کردیم که تاریخچهی شکلگیری آن بسیار متفاوت از ماههایی است که تاکنون میشناختیم. این قطعا یک معمای بدیع برای اخترفیزیکدانها خواهد بود.
مطالعهی سیستمهای سیارهای خارجی مثل کندن پوست یک پیاز است، اگرچه در یک اتاق تاریک با چراغهای خاموش اجرا میشود. با افشای هر لایه توسط دانشمندان، رازهای بیشتری سر بر میآورند. و با توسعهی تلسکوپهای نسل بعدی در آیندهای نزدیک، رازهای بیشتری کشف خواهند شد!
درباره این سایت