تب سیاره نهم/بررسی احتمال وجود یک سیاره غول پیکر در منظومه شمسی

مایک وال، ترجمه کیوان فیض ‏اللهی؛ یک پژوهش تازه مدعی است که می‌‌‌توان مدارهای خوشه‌‌‌ای عجیب برخی اجرام دورافتاده در منظومه شمسی را بدون نیاز به فرض وجود یک سیاره بزرگ ناشناخته نهم توضیح داد. بر اساس نتایج پژوهش اخیر، منشأ کشش گرانشی عظیمی که دارد این اجرام دورافتاده را مثل یک گله هدایت می‌‌‌کند، می‌‌‌تواند به جای یک دنیای ناشناخته بزرگ، در واقع گروهی از «اجرام فرانپتونی» (TNO) باشد. به گفته آنترانیک سفیلیان (A.Sefilian)، دانشجوی دکتری دانشکده ریاضی و فیزیک نظری در دانشگاه کمبریج و نویسنده اصلی پژوهش اخیر، «اگر سیاره نهم را از مدل حذف کنید و به جای آن تعداد زیادی اجرام کوچک پراکنده را در ناحیه وسیعی قرار دهید، مجموع کشش‌‌‌های میان این اجرام به راحتی می‌‌‌تواند مدارهای خارج از مرکزی را که در برخی اجرام فرانپتونی مشاهده می‌‌‌شود، توجیه کند.»

ماجرای جست‌‌‌وجو به دنبال «سیاره نهم» یا، آنطور که برخی دیگر ترجیح می‌‌‌دهند «سیاره ناشناخته» یا «سیاره غول‌‌‌پیکر پنجم» بنامند، در سال ۲۰۱۴ آغاز شد. در آن سال، دو اخترشناس موسسه فناوری کالیفرنیا (کلتک)، چاد تروجیلو (C. Trujillo) و اسکات شپرد (S. Sheppard)، پیشنهاد وجود یک «برآشوبنده» (عاملی که یک سیاره یا ستاره را از مدار عادی حرکتش خارج می‌‌‌کند) بزرگ و کشف‌‌‌نشده را در فراسوی نپتون دادند که تاثیر گرانشی آن می‌‌‌تواند نابهنجاری‌‌‌های موجود در مدار اجرام دورافتاده‌‌‌ای مانند سیاره‌‌‌های کوتوله سدنا و VP۱۱۳ را توضیح دهد.

در ژانویه ۲۰۱۶، کنستانتین باتیگین (C. Batygin) و مایک براون (M. Brown) با به دست آوردن شواهد بیشتری اعلام کردند که به نظر می‌‌‌رسد سایر اجرام فرانپتونی نیز تحت تاثیر همین اثر گرانشی قرار دارند. باتیگین و براون تخمین زدند که این برآشوبنده ناشناخته باید سیاره‌‌‌ای باشد با جرم ۱۰ برابر جرم زمین که در مداری با فاصله میانگین ۶۰۰ واحد اخترشناختی از خورشید حرکت می‌‌‌کند (هر واحد اخترشناختی معادل فاصله زمین تا خورشید یا ۱۵۰ میلیون کیلومتر است). از آن زمان تاکنون اخترشناسان اجرام فرانپتونی خوشه‌‌‌ای بیشتری کشف کرده‌‌‌اند و امروز تعداد آنها به حدود ۳۰ جرم رسیده است، یافته‌‌‌هایی که باعث تقویت هر چه بیشتر شواهد پرونده سیاره ناشناخته شد.

اما وجود سیاره نهم به هیچ وجه قطعی نیست: برخی اخترشناسان معتقدند که این کشش گرانشی که بر مدار اجرام دورافتاده اثر می‌‌‌گذارد به احتمال فراوان ناشی از انبوهی از اجرام کوچک است نه یک جرم عظیم منفرد. پژوهش اخیری که توسط سفیلیان و همکارش از دانشگاه آمریکایی بیروت انجام شده است در واقع با استناد به همین سناریو انجام شده است. نتایج مدل‌‌‌سازی این دو پژوهشگر نشان می‌‌‌دهد که قدرت دست‌‌‌جمعی اجرام کوچک می‌‌‌تواند مساله را به خوبی تبیین کند البته اگر جرم کمربند کوئیپر، حلقه‌‌‌ای متشکل از اجرام فراسوی نپتون، چیزی در حدود ۱۰ برابر جرم زمین باشد. اما این یک «اگر» بسیار بزرگ است به‌‌‌ویژه اینکه بر اساس دست‌‌‌بالاترین تخمین‌‌‌ها جرم کمربند کوئیپر چیزی کمتر از ۱۰ درصد جرم زمین است و حتا پژوهش جدیدی وجود دارد که مدعی است این مقدار ۰۲/۰ درصد جرم زمین است.

با این حال سفیلیان به این نکته اشاره می‌‌‌کند که منظومه‌‌‌های ستاره‌‌‌ای دیگری نیز وجود دارند که در نواحی دورافتاده‌‌‌شان دیسک‌‌‌های عظیمی از اجرام کوچک دارند و ناتوانی ما در کشف چنین چیزی به دور خورشید‌‌‌مان به این معنی نیست که وجود ندارد. به گفته او «مساله اینجاست که وقتی چنین دیسکی را از درون یک منظومه مشاهده می‌‌‌کنید، تقریبا غیرممکن است تمام آن را یکجا ببینید. در‌‌‌حالی‌‌‌که نه برای چنین دیسکی و نه برای سیاره نهم شواهد رصدی مستقیمی نداریم باید سایر احتمالات را هم در نظر بگیریم. یک احتمال دیگر این است که هر دوی آنها درست باشد، ممکن است هم یک دیسک عظیم وجود داشته باشد و هم سیاره نهم.» او در ادامه افزود: «با کشف هر جرم فرانپتونی جدید، شواهد بیشتری به دست می‌‌‌آوریم که می‌‌‌تواند به تبیین رفتارشان کمک کند.»
سیاره نادیده

وقتی دانشمندان بر اساس حرکت‌ مداری غیرعادی چند جرم در فراسوی پلوتون این فرض را مطرح کردند که ممکن است یک غول گازی دیگر در دوردست‌‌‌های منظومه شمسی وجود داشته باشد، گروه‌‌‌های جست‌‌‌وجوی متعددی به سرعت تشکیل شد تا این سیاره نادیده را شکار کنند. بسیاری از جویندگان امیدوار بودند ظرف کمتر از یک سال بتوانند سیاره نهم را شکار کنند.

به گفته براون «به‌هیچ‌وجه دیوانگی نیست؛ این از آن‌جور چیزهایی است که مدام دارد پیدا می‌‌‌شود.» براون و باتیگین در مقاله جنجالی ژانویه ۲۰۱۶ این فرض را مطرح کردند که برهم خوردن مدار حرکت اجرام کمربند کوئیپر به علت وجود یک سیاره عظیم است. آنها در مقاله‌‌‌شان نوشتند: «کافی است برویم بیرون و باریکه‌‌‌ای از آسمان را پوشش دهیم». اما آنطور که در ادامه معلوم شد، حل معما هم به این سادگی‌‌‌ها نیست.

پلوتون مقیم لبه کمربند کوئیپر است؛ ناحیه‌‌‌ای مملو از سنگ‌‌‌های پوشیده از یخ که از دوران شکل‌‌‌گیری منظومه شمسی برجا‌مانده‌‌‌اند. باتیگین و براون متوجه شدند شباهت‌‌‌هایی در مدار چندین جرم وجود دارد که نشان می‌‌‌دهد آنها تحت تاثیر یک جرم بزرگ قرار دارند. مظنونین همیشگی در چنین پرونده‌‌‌هایی غول‌‌‌های گازی منظومه شمسی (مشتری، زحل، اورانوس و نپتون) هستند اما اجرامی که این دو اخترشناس رصد کردند بسیار دورتر از آن بودند که تحت تاثیر این هیولاها قرار بگیرند.

باتیگین و براون بر اساس تحلیل مدارهای عجیب این اجرام گفتند یک سیاره جدید در منظومه شمسی وجود دارد، جرمی ۴ برابر زمین که جرمش ۱۰ برابر جرم زمین است. سپس مدار احتمالی این غول نادیده که اسمش را «سیاره نهم» گذاشتند، دنبال کردند. برای ایجاد اغتشاش مشاهده‌‌‌شده در اجرام، آنها مداری را برای سیاره نهم ترسیم کردند که در نزدیک‌‌‌ترین نقطه به فاصله ۲۰۰ واحد اخترشناختی از خورشید می‌‌‌رسد و در دورترین نقطه ۱۲۰۰ واحد اخترشناختی از آن فاصله می‌‌‌گیرد.

البته در آن زمان هم همه اخترشناسان متقاعد نشدند که یک غول عظیم‌‌‌الجثه در مرزهای بیرونی منظومه مشغول پرسه‌زدن است. برای مثال آن ماری مدیگن (A. Madigan)، پژوهشگر پسادکترا در دانشگاه برکلی، دریافت که این اجرام می‌‌‌توانند به واسطه کشش و دافعه میان خودشان در مدارهایی غیرعادی قرار گرفته باشند. مدیگن با کمک مایکل مک‌‌‌کورت (M. McCourt) از مرکز اخترفیزیک هارواد-اسمیتسونین، دریافت که اگر این اجرام در دیسکی پراکنده شده باشند که جرم مجموعش تقریبا معادل جرم زمین باشد، می‌‌‌توانستند طی یک بازه زمانی تقریبا ۶۰۰ میلیون ساله پس از تولد منظومه شمسی خودشان را به مدارهای فعلی‌‌‌شان برسانند و به این ترتیب دیگر نیازی به مداخله سیاره نهم نخواهد بود.

با این حال باتیگین و براون بر این باورند که سناریوی سیاره نهم محتمل‌‌‌تر است، چون پیمایش‌‌‌های کنونی حکایت از آن دارد که جرم کافی برای چنین شرایطی در این ناحیه وجود ندارد. آنها در پژوهش‌‌‌شان به این نکته اشاره کردند دیسک موادی که سیاره‌‌‌ها از آن متولد شدند، می‌‌‌توانست با چنین مقدار جرمی کارش را آغاز کرده باشد اما در ادامه برهم‌‌‌کنش‌‌‌های دیسک با سیاره‌‌‌های غول‌‌‌پیکر بخش زیادی از آن را به بیرون از منظومه شمسی پرتاب کرده است.

پژوهشی هم وجود دارد که نشان می‌‌‌دهد کاوشگر کاسینی ناسا که به دور زحل می‌‌‌چرخید، احتمالا تحت تاثیر کشش گرانشی سیاره نهم قرار گرفته است. در واقع مدار حرکت فضاپیمای کاسینی تغییرات کوچکی را نشان می‌‌‌داد که با اتکا به اجرام شناخته‌‌‌شده در منظومه شمسی قابل توضیح نبود. گروهی از پژوهشگران در فرانسه با افزودن سیاره نهم به مدل نظری‌‌‌شان این مساله را بررسی کردند. نتایج حکایت از آن داشت که اگر سیاره گمشده در فاصله ۶۰۰ واحد اخترشناختی در جهت صورت فلکی نهنگ قرار داشته باشد، می‌‌‌شود این آشفتگی‌‌‌های اسرارآمیز را توضیح داد.

البته بنا به گفته مدیران ماموریت کاسینی، این فضاپیما در واقع دستخوش هیچ ناهنجاری اسرارآمیزی نشد. به گفته ارل میز (E. Maize)، مدیر پروژه کاسینی در آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا، «هرچند خیلی دوست داشتیم که کاسینی بتواند به شناسایی یک سیاره جدید در منظومه شمسی کمک کند اما در مدار ما هیچ آشفتگی ویژه‌‌‌ای دیده نمی‌‌‌شود که نتوانیم آن را با مدل‌‌‌های فعلی توضیح دهیم.» با این حال بررسی‌‌‌های بیشتر در مورد اجرام مقیم کمربند کوئیپر، در این پرونده کفه ترازو را به نفع سیاره نهم سنگین کرد. پژوهش‌‌‌های گروهی از اخترشناسان دانشگاه آریزونا ۶ جرم پوشیده از یخ را در این ناحیه معلوم کرد که مدار حرکت‌‌‌شان با فرض وجود یک سیاره دوردست همخوانی دارد.

شاید وقتی دیگر
سیاره نهم همچنان فرضی است و هنوز هیچ‌‌‌کس نتوانسته آن را واقعا مشاهده کند. با اینکه تب‌‌‌وتاب‌‌‌های اولیه فروکش کرد اما دانشمندان جست‌‌‌وجو را رها نکرده‌‌‌اند. باتیگین و براون برای یافتن عزیز گمشده‌‌‌شان سراغ جست‌‌‌وجو در نقشه‌‌‌های قبلی آسمان رفتند. به گفته باتیگین «ما برای یافتن سیاره نهم به درون داده‌‌‌های رصدی موجود شیرجه زدیم.

هرچند پیدایش نکردیم اما به این توانایی رسیدیم که بخش‌‌‌هایی از مدار فرضی آن را به عنوان گزینه‌‌‌های نامحتمل کناربگذاریم.» نیکولاس کوان (N. Cowan)، اخترشناس دانشگاه مک‌‌‌گیل و شکارچی سیاره‌‌‌های فراخورشیدی، معتقد است سروکله سیاره نهم می‌‌‌تواند در پیمایش‌‌‌های کنونی و آینده در مورد «تابش مایکرویو کیهانی» پیدا شود. بسته به مدار این سیاره، حتا ممکن است در نتایج پیمایش انرژی تاریک نیز دیده شود. ابزار رصدی WISE ناسا نیز با محدودکردن مسیرهای احتمالی این سیاره می‌‌‌تواند به کشف آن کمک کند. اما سایر اخترشناسان تا این اندازه خوشبین نیستند و می‌‌‌گویند برای اینکه این آزمایش‌‌‌ها و ابزارها بتوانند سیاره نهم را آشکار کنند، جرمش نباید کمتر از ۲۰ برابر جرم زمین باشد، به‌‌‌ویژه اگر در فاصله بسیار دوری از خورشید قرار دارد.

باتیگین و براون سخت در تلاشند برای استفاده از تلسکوپ سوبارو در هاوایی نوبت بگیرند. آنها تقریبا ۲۰ شب رصد را درخواست کرده‌‌‌اند که برای ابزار پرقدرتی مثل سوبارو که مدام اشغال است، زمان بسیار زیادی به حساب می‌‌‌آید. با این حال آنها معتقدند ارزشش‌‌‌ را دارد و اگر چنین فرصتی در اختیارشان قرار گیرد، ظرف یک سال می‌‌‌توانند سیاره نهم را پیدا کنند.
Livescience, Jan. ۲۲, ۲۰۱۹

هیولایی از ناکجاآباد با جزئیات کامل
یک سیاره غول‌‌‌پیکر در مرزهای بیرونی منظومه شمسی امروزی، باید از جایی آمده باشد. بدون مشاهد مستقیم آن، دانشمندان صرفا می‌‌‌توانند احتمالات را برای این دنیای عظیم‌‌‌الجثه مدل‌‌‌سازی کنند. یک احتمال این است که خورشید به طریقی یک دنیای شناور سرگردان یا سیاره‌‌‌ای که به دور ستاره دیگری می‌‌‌چرخید را به دام گرانش خودش انداخته و به مجموعه دارایی‌‌‌هایش اضافه کرده است. شبیه‌‌‌سازی‌‌‌های کامپیوتری انجام‌‌‌شده برای این سناریو نشان می‌‌‌دهد احتمال چنین رخدادی کمتر از ۲ درصد است. اگر سیاره نهم از جایی خارج از منظومه شمسی نیامده است، پس باید منشأ آن همینجا باشد.

بر اساس مدل‌‌‌سازی‌‌‌های انجام‌‌‌شده برای این سناریو، احتمال بالایی وجود دارد که این دنیای فرضی در همان‌جایی که اکنون هست متولد شده باشد. همچنین ممکن است به واسطه برهمکنش‌‌‌هایش با سایر غول‌‌‌های گازی منظومه شمسی به آنجا پرتاب شده باشد. نکته جذاب این سناریوها برای اخترشناسان این است که به لحاظ رصدی آزمون‌‌‌پذیر هستند. در واقع یک غول گازی رانده‌‌‌شده چیزی شبیه یک نپتون سرد خواهد بود اما سیاره‌‌‌ای که در محل شکل گرفته باید شبیه به یک مشتری بدون گاز باشد.

با اینکه هنوز هیچ‌‌‌کس سیاره نهم را ندیده است اما برخی پا را فراتر گذاشته و به جزئیات آن پرداخته‌‌‌اند و می‌‌‌خواهند پیش‌‌‌بینی کنند که اخترشناسان هنگام مشاهده آن با چه چیزی مواجه خواهند شد. دو پژوهشگر از دانشگاه برن در سوئیس با فرض اینکه این سیاره نسخه کوچکتر غول‌‌‌های یخی اورانوس و نپتون با اتمسفری مملو از هیدروژن و هلیوم است، محاسبه کردند که قطرش ۷/۳ برابر قطر زمین و دمای میانگینش ۲۲۶ درجه سانتی‌‌‌گراد زیر صفر خواهد بود. تابش خورشید اثر چندانی بر نور این سیاره ندارد و بنابراین باید در طول‌‌‌موج‌‌‌های فروسرخ درخشان‌‌‌تر باشد تا در نور مرئی. هرچند این دنیا همچنان پنهان مانده اما، دست‌‌‌کم بر اساس گزارش‌‌‌هایی که در نیویورک‌پست در آوریل گذشته منتشر شد، به این معنی نیست که نباید از آن وحشتی داشته باشیم.

این نشریه در گزارشی همراه با یک ویدئو مملو از اشتباه مدعی شد که سیاره نهم می‌‌‌تواند سیارک‌‌‌ها و دنباله‌‌‌دارهای بزرگی را روانه زمین کند که پیامدهای فاجعه‌‌‌باری خواهند داشت. البته براون، این ادعاها را که بیشتر شبیه دروغ آوریل هستند به کلی رد می‌‌‌کند. به گفته او «اثر بود و نبود سیاره نهم بر ما در حد صفر است.»
http://sazandeginews.com