ظهور دنباله‌دار 3I/ATLAS در بخش درونی منظومه شمسی در ژوئیه ۲۰۲۵ موجی از توجه و کنجکاوی را برانگیخت. این توجه نه تنها به خود این دنباله‌دار، بلکه به‌طور کلی به اجرام میان‌ستاره‌ای (Interstellar Objects – ISO) جلب شد. تاکنون تنها سه جرم میان‌ستاره‌ای شناسایی شده‌اند و طبیعی است که پرسش‌هایی درباره منشأ آن‌ها و فراوانی‌شان در ذهن شکل گیرد. اما دانشمندان، به اقتضای روحیه کنجکاو خود، پرسش‌های بیشتری هم مطرح کرده‌اند: چه می‌شود اگر یکی از این اجرام توسط یک منظومه ستاره‌ای جوان به دام بیفتد؟
در نشست مشترک «کنگره علوم سیاره‌ای اروپا» و «انجمن اخترشناسی آمریکا – بخش علوم سیاره‌ای» (EPSC-DPS2025)، یکی از پژوهشگران این پرسش را مطرح کرد که دنباله‌دارهایی مانند ATLAS در صورتی که توسط ستاره‌های جوان با قرص‌های سیاره‌زایی به دام بیفتند، چه نقشی می‌توانند ایفا کنند. شاید این اجرام بتوانند پاسخ پرسشی دیرینه را درباره چگونگی شکل‌گیری سیارات به ما بدهند.
پروفسور سوزانه فالس‌نر از مرکز تحقیقات «یولیش» در آلمان، پژوهشی ارائه داد که نشان می‌دهد دنباله‌دارهایی مانند 3I/ATLAS می‌توانند به‌عنوان بذرهای آغازین برای شکل‌گیری سیارات غول‌پیکر عمل کنند. او در سخنرانی خود گفت: «اجرام میان‌ستاره‌ای ممکن است فرایند شکل‌گیری سیارات را کلید بزنند، به‌ویژه در اطراف ستاره‌های پرجرم‌تر.»
دو نظریه اصلی درباره تولد سیارات
برای توضیح نحوه تولد سیارات، دو چارچوب نظری اصلی وجود دارد:
مدل رشد هسته‌ای (Core Accretion)
مدل ناپایداری گرانشی (Gravitational Instability)
مدل رشد هسته‌ای یک الگوی از پایین به بالا است. در این نظریه، شکل‌گیری سیارات از مقیاس بسیار کوچک آغاز می‌شود. ذرات ریز غبار درون قرص سیاره‌زایی به هم می‌چسبند و به‌تدریج به سنگ‌ریزه، سپس به قطعات سنگی بزرگ‌تر، و در نهایت به اجرامی در ابعاد کیلومتری (پلانتی‌سیمال‌ها) تبدیل می‌شوند. اگر شرایط مناسب باشد، این فرایند می‌تواند به تشکیل سیاراتی مانند عطارد، زهره، زمین و مریخ منجر شود.
مدل ناپایداری گرانشی یک الگوی از بالا به پایین است و بیشتر شبیه به نظریه شکل‌گیری ستارگان عمل می‌کند. در این مدل، بخش‌هایی از قرص سیاره‌زایی چنان متراکم می‌شوند که تحت تأثیر گرانش خود فرو می‌ریزند و هسته‌ای سیاره‌ای تشکیل می‌دهند. سپس گرانش آن هسته موجب جذب بیشتر ماده می‌شود تا در نهایت سیاره‌ای کامل شکل گیرد.
به‌طور کلی، نظریه رشد هسته‌ای برای توضیح سیارات سنگی مناسب‌تر است و مدل ناپایداری گرانشی بیشتر برای سیارات غول‌گازی مانند مشتری و زحل کاربرد دارد. پژوهش‌های اخیر اما نشان می‌دهد که این دو سازوکار الزاماً به‌صورت جداگانه عمل نمی‌کنند و حتی می‌توانند در ترکیب با یکدیگر، سیارات را پدید آورند.
معمای یک متری و نقش ISOها
با وجود این، هر دو نظریه با پرسش‌های حل‌نشده‌ای روبه‌رو هستند. در شبیه‌سازی‌ها دیده شده است که مدل رشد هسته‌ای نمی‌تواند اجسامی بزرگ‌تر از حدود یک متر ایجاد کند؛ چرا که قطعات سنگی بزرگ‌تر یا در برخوردها متلاشی می‌شوند یا از کنار هم می‌جهند و نمی‌چسبند. فالس‌نر می‌گوید که اجرام میان‌ستاره‌ای می‌توانند توضیح دهند که چگونه مواد اولیه از سد «یک‌متری» عبور می‌کنند.
او در بیانیه خبری خود دوباره تأکید کرد:
«اجرام میان‌ستاره‌ای ممکن است فرایند شکل‌گیری سیارات را آغاز کنند، به‌ویژه در اطراف ستاره‌های پرجرم‌تر.»
تنها سه جرم میان‌ستاره‌ای
تلسکوپ جِمینی جنوبی این تصویر از دنباله‌دار میان‌ستاره‌ای 3I/ATLAS را هنگام عبور سریع آن از بخش درونی منظومه شمسی ثبت کرده است. با نزدیک شدن دنباله‌دار به خورشید، کُما (پوشش گازی اطراف هسته) و دُم آن در حال رشد هستند. منبع تصویر: رصدخانه بین‌المللی جِمینی/NOIRLab/بنیاد ملی علوم/انجمن AURA/پروژه Shadow the Scientist، با مجوز CC BY 4.0
علت آنکه تاکنون فقط سه جرم میان‌ستاره‌ای شناخته‌ایم این است که مدت کوتاهی است توانایی کشف آن‌ها را پیدا کرده‌ایم. نخستین آن‌ها، «اوموآموا»، در سال ۲۰۱۷ کشف شد و طی هشت سال بعد تنها دو مورد دیگر پیدا شد. اگر تاریخ پنج میلیارد ساله منظومه شمسی را در نظر بگیریم، به‌سادگی می‌توان نتیجه گرفت که احتمالاً شمار بسیار زیادی از این اجرام از منظومه ما عبور کرده‌اند.
اما همه آن‌ها لزوماً نیامده و رفته‌اند. زمانی که منظومه‌های ستاره‌ای جوان هستند، تراکم غبار در آن‌ها بالاست و در چنین محیطی احتمال به دام افتادن اجرام میان‌ستاره‌ای بسیار بیشتر است. تحقیقات فالس‌نر نشان می‌دهد که یک منظومه می‌تواند میلیون‌ها جرم میان‌ستاره‌ای با قطر حدود ۱۰۰ متر را به دام بیندازد. این اجرام اسیرشده می‌توانند همان بذرهای اولیه برای شکل‌گیری سیارات باشند.
چالش در زمان‌بندی شکل‌گیری سیارات
تلسکوپ فضایی هابل این تصویر از دنباله‌دار میان‌ستاره‌ای 2I/Borisov را در سال ۲۰۱۹ ثبت کرد. این جرم، تنها دومین جرم میان‌ستاره‌ای است که تاکنون شناسایی شده است. منبع تصویر: ناسا، ESA و دی. جوییت (UCLA) – حوزه عمومی
پژوهش فالس‌نر به یکی دیگر از مسائل کلیدی در علم سیارات فراخورشیدی نیز می‌پردازد. سیارات غول‌پیکر هم‌جرم مشتری در اطراف ستاره‌های کم‌جرم کمیاب‌اند و در عوض در اطراف ستاره‌هایی مشابه خورشید فراوان‌تر دیده می‌شوند. مشکل اینجاست که قرص‌های سیاره‌زایی اطراف چنین ستاره‌هایی عمر طولانی ندارند. تقریباً پس از دو میلیون سال، بادهای ستاره‌ای و تابش‌ها، قرص را پراکنده می‌کنند. مشاهدات نشان می‌دهد ستاره‌هایی با سن بیش از ۱۰ میلیون سال دیگر قرص سیاره‌زایی ندارند. به این ترتیب، تنها چند میلیون سال فرصت برای شکل‌گیری یک سیاره غول‌پیکر وجود دارد. این زمان چندان زیاد نیست.
اما اگر فرضیه فالس‌نر درست باشد، آن‌گاه اجرام میان‌ستاره‌ای می‌توانند مانند بذرهایی برای شکل‌گیری سیارات عمل کنند و یک «شروع پرقدرت» به آن‌ها بدهند؛ به این ترتیب، پیش از آنکه قرص ناپدید شود، سیاره فرصت شکل‌گیری پیدا می‌کند.
او در سخنرانی خود گفت:
«ستاره‌های پرجرم‌تر در به دام انداختن اجرام میان‌ستاره‌ای کارآمدتر هستند. بنابراین، شکل‌گیری سیارات به کمک بذرهای میان‌ستاره‌ای در اطراف این ستاره‌ها کارایی بیشتری دارد و راهی سریع برای تولد سیارات غول‌پیکر فراهم می‌کند. سرعت بالای این فرایند دقیقاً با آنچه تاکنون مشاهده کرده‌ایم مطابقت دارد.»
طرحی هنری از یک قرص پروتوپلانتری در حال شکل‌گیری سیاره اطراف یک ستاره جوان. مشاهدات نشان می‌دهند که این قرص‌ها ممکن است به اندازه کافی دوام نیاورند تا سیارات غول‌پیکر شکل بگیرند. منبع تصویر: ESO/L. Calçada
نظریه‌های جایگزین
البته ایده فالس‌نر تنها راه‌حل موجود برای مشکل محدودیت زمانی شکل‌گیری سیارات نیست. مدل رشد سنگ‌ریزه‌ای (Pebble Accretion) در سال‌های اخیر توجه زیادی جلب کرده است. این مدل توضیح می‌دهد که چگونه گاز موجود در قرص باعث کند شدن حرکت سنگ‌ریزه‌ها می‌شود تا هنگام برخورد، به‌جای جهیدن، به هم بچسبند. این فرایند می‌تواند زمان لازم برای تشکیل هسته سیارات غول‌گازی را به کمتر از یک میلیون سال کاهش دهد.
امکان دیگری هم وجود دارد: شاید نواحی درونی‌تر قرص‌های سیاره‌زایی بیشتر از آنچه گمان می‌کردیم دوام بیاورند و زمان بیشتری برای شکل‌گیری سیارات فراهم کنند. علاوه بر این، اخترشناسان می‌دانند که سیارات غول‌پیکر منظومه شمسی ما نیز مهاجرت کرده‌اند و این مهاجرت‌ها تصویر بزرگ‌تری از فرایند سیاره‌زایی به دست می‌دهد. بنابراین، شاید اصلاً نیازی به اجرام میان‌ستاره‌ای نباشد.
چندین راه برای تولد سیارات
طبیعت همیشه بین گزینه «الف» یا «ب» یکی را انتخاب نمی‌کند. احتمال دارد چندین مسیر مختلف برای تولد سیارات غول‌پیکر وجود داشته باشد و اجرام میان‌ستاره‌ای تنها یکی از این مسیرها باشند. حتی می‌توان تصور کرد که مشتری، زحل یا یکی دیگر از سیارات غول‌پیکر منظومه شمسی ما تنها به دلیل وجود یک جرم میان‌ستاره‌ای باستانی از سامانه‌ای دوردست شکل گرفته باشد؛ جرمی که در دوران کودکی خورشید به دام افتاد و سرنوشت منظومه ما را برای همیشه تغییر داد.
دانشجوی دکتری ژئوفیزیک گرایش لرزه شناسی هستم. ژئوفیزیک به بررسی ابعاد زمین و اتفاقاتی مانند زلزله و لرزه هایی که توسط فعالیت انسان به‌وجود می‌آید، می پردازد. فعالیت در حوزه زمین و فضا از علاقه مندی ام است.
