این پیکربندی نادر مداری اغلب به عنوان «مسئله سهجسمی» شناخته میشود.
ستارهشناسان ممکن است نمونهای نادر از «مسئله سهجسمی» را کشف کرده باشند که در فاصلهای دور، فراتر از دورترین سیاره منظومه شمسی، پنهان شده است. اگر این مشاهده تأیید شود، به گفته پژوهشگران، احتمالاً تعداد زیادی از چنین ساختارهای سهگانهای در بخشهای دوردست منظومه شمسی وجود دارند.
در سال ۱۳۷۹، ستارهشناسان سامانهای دوتایی را کشف کردند که به نظر میرسید از دو جرم بزرگ تشکیل شده باشد که در فاصلهای حدود ۳.۷ میلیارد مایلی (۶ میلیارد کیلومتری) از زمین در کمربند کویپر به دور یکدیگر میچرخند. کمربند کویپر حلقهای از سیارکها، دنبالهدارها و سیارات کوتوله، ازجمله پلوتو، است که فراتر از مدار نپتون قرار دارد.
دو صخره یخی این سامانه، که بهطور کلی ۱۴۸۷۸۰ Altjira نامیده میشوند، در فاصلهای حدود ۴۷۰۰ مایلی (۷۶۰۰ کیلومتری) از یکدیگر قرار دارند، یعنی تقریباً یکپنجاهم فاصله بین زمین و ماه. این سامانه نام خود را از یکی از خدایان آفرینش در اساطیر مردم آررنت (Arrernte) بومی استرالیا گرفته است.
اما در مطالعهای جدید که در ۱۴ اسفند در مجله The Planetary Science Journal منتشر شد، پژوهشگران پیشنهاد میکنند که جرم داخلی در سامانه آلتیجرا در واقع شامل دو جرم کوچکتر است که در فاصلهای بسیار نزدیک به یکدیگر در حال چرخشاند و این سامانه را به یک سامانه سهگانه تبدیل میکنند.
تیم تحقیقاتی با ترکیب تصاویر تلسکوپ فضایی هابل و دادههایی که طی ۱۷ سال توسط رصدخانه W. M. Keck در آتشفشان مائوناکی (Mauna Kea) هاوایی جمعآوری شده بود، به این نتیجه رسیدند. این دادهها تغییرات ظریفی را در مسیر مداری جرم بیرونی نشان دادند که حاکی از آن است که این جرم تحت تأثیر نیروی گرانشی دو جرم دیگر قرار دارد، نه یک جرم واحد. بااینحال، سامانه آنقدر دور است که امکان تأیید بصری جدایی اجرام داخلی وجود ندارد.
مایا نلسن (Maia Nelsen)، نویسنده اصلی این مطالعه و ستارهشناس دانشگاه بریگم یانگ در ایالت یوتا، در بیانیهای از ناسا گفت: «هنگام مقایسه سناریوهای مختلف مدلسازی، بهترین تطابق مربوط به یک سامانه سهگانه بود.» اما او افزود که این احتمال هم وجود دارد که جرم داخلی در واقع یک «دوتایی تماسی» باشد – یعنی دو جرم که با یکدیگر در تماساند و مانند یک جسم واحد عمل میکنند – یا حتی «چیزی که بهطور غیرمعمولی مسطح است، مثل یک پنکیک.»
در ۱۰ سال آینده، سامانه آلتیجرا وارد «فصل گرفت» خود خواهد شد، جایی که جرم بیرونی اغلب بین جرم داخلی و خورشید قرار میگیرد. این پدیده میتواند امکان مشاهدات دقیقتری از مسیر مداری آن را فراهم کند. همچنین، در این دوره، تلسکوپ فضایی جیمز وب نیز قرار است سامانه آلتیجرا را بررسی کند که طبق گفته ناسا، با قدرت بالای تفکیک تصویر خود میتواند این مسئله را برای همیشه حل کند.
مسئله سهجسمی: چالشها و راهحلها در فیزیک نجومی
وقتی سه جرم با جرمهای مشابه به دور یکدیگر میچرخند، محاسبه مسیرهای مداری آنها از نظر ریاضی بسیار پیچیده میشود و هرگونه تغییر کوچک در مسیر یکی از آنها میتواند تعادل کل سامانه را به هم بزند.
نمایندگان ناسا در بیانیهای نوشتند: «پیشبینی چگونگی حرکت سه جرم که بهطور گرانشی به یکدیگر وابستهاند، قرنها ریاضیدانان را به چالش کشیده است.» این مسئله بهعنوان «مسئله سهجسمی» شناخته میشود که الهامبخش یک رمان علمی-تخیلی معروف و یک سریال تلویزیونی جدید با همین نام نیز بوده است.
انواع مختلفی از سامانههای سهگانه در سراسر کیهان کشف شدهاند، از جمله سامانههای ستارهای سهتایی مانند نزدیکترین همسایگان ستارهای ما – سامانه آلفا قنطورس – و سیارههای فراخورشیدی “تاتوئین” که دو خورشید دارند. این سامانهها راهحلهایی برای این مسئله ارائه کردهاند، اما تاکنون راهحلی جامع و پذیرفتهشده برای مکانیک مداری سامانههای سهگانه وجود ندارد و این مسئله همچنان حلنشده تلقی میشود.
اگر تأیید شود که آلتیجرا یک سامانه سهگانه است، این دومین مورد از این نوع در کمربند کویپر خواهد بود. پیشتر، ۴۷۱۷۱ Lempo که ساختاری تقریباً مشابه آلتیجرا دارد، بهعنوان یک سامانه دوتایی شناخته میشد.
در حال حاضر، حدود ۴۰ سامانه دوتایی در کمربند کویپر شناسایی شدهاند که برخی از آنها ممکن است در واقع سامانههای سهگانه ناشناخته باشند. اما احتمالاً تعداد بسیار بیشتری از این سامانهها در آنجا وجود دارند.
تاکنون، دانشمندان حدود ۳۰۰۰ جرم در کمربند کویپر کشف کردهاند، اما برآورد میکنند که صدها هزار جرم کوچکتر دیگر در آن منطقه وجود داشته باشند که هرکدام حداقل ۱۰ مایل (۱۶ کیلومتر) عرض دارند. به همین دلیل، این بخش از منظومه شمسی میتواند مکانی عالی برای جستجوی سامانههای سهگانه بیشتر باشد.
نلسن گفت: «جهان پر از انواع مختلف سامانههای سهجسمی است و ما در حال کشف این هستیم که کمربند کویپر نیز ممکن است از این قاعده مستثنی نباشد.»
