بسیاری از آنها سیاراتی غولپیکر هستند؛ از نوع غولهای گازی مانند مشتری و زحل، یا غولهای یخی مانند اورانوس و نپتون. حال این پرسش مطرح میشود: آیا برخی از این سیارات غولپیکر میتوانند قمرهایی قابل سکونت داشته باشند؟
در منظومه شمسی، هیچ حیاتی نمیتواند روی سیارات غولپیکر شکل بگیرد، اما برخی از قمرهای آنها—مانند اروپا و انسلادوس—به اهداف اصلی برای جستجوی حیات تبدیل شدهاند. از این رو، بهطور طبیعی این سؤال پیش میآید: آیا سیارات فراخورشیدی غولپیکری که در ناحیه قابل سکونت ستارهشان قرار دارند، میتوانند قمرهایی داشته باشند که شرایط لازم برای شکلگیری حیات را داشته باشند؟
اگرچه تاکنون تنها نشانههایی وسوسهبرانگیز از وجود قمرهای فراخورشیدی (Exomoons) بهدست آمده است، نظریههای موجود نشان میدهند که تشکیل قمر پدیدهای طبیعی و اجتنابناپذیر است. با اینکه کشف سیارات فراخورشیدی خود چالشی بزرگ بود، یافتن قمرهای آنها حتی سختتر است.
گروهی از پژوهشگران از مجارستان و هلند در تلاشاند تا با شبیهسازی فرایند شکلگیری قمرها پیرامون سیارات غولپیکر، به درک بهتری از احتمال وجود قمرهای قابل سکونت برسند. عنوان مقاله آنها که بهزودی در نشریه Astronomy and Astrophysics منتشر خواهد شد، «سرقت بزرگ قمرها: شکلگیری قمرهای قابل سکونت پیرامون سیارات غولپیکر» است. نویسنده اصلی، زولتان دنچ از مرکز تحقیقات اخترشناسی و علوم زمین HUN-REN در مجارستان است.
پژوهشگران در این مقاله مینویسند:
«هدف ما بررسی فرایند شکلگیری قمرها در سیارات غولپیکر در مرحله نهایی تشکیل سیارههاست. ما به دنبال شرایطی هستیم که بیشترین احتمال را برای شکلگیری قمرهایی بزرگ و شاید قابل سکونت داشته باشند.»
مطالعه از دیسکهای گِردسیارهای (circumplanetary disks) آغاز میشود؛ یعنی تودههایی از مواد باقیمانده پس از شکلگیری سیاره. با استفاده از شبیهسازیهای عددی N-body، آنها بررسی کردند که چه بخشی از این ماده میتواند به قمر تبدیل شود، بهویژه تمرکزشان بر قمرهای بزرگ بود.
اعتبار تصویر: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty و همکاران، با مجوز CC BY 4.0
در این شبیهسازیها، ۱۰۰ هسته قمر (embryos) و ۱۰۰۰ جرم کوچکتر (satellitesimals) با یکدیگر تعامل داشتند. دادههای سیارات میزبان نیز از فهرست ۴۶۱ سیاره فراخورشیدی شناختهشده گرفته شده بود.
برای بررسی قابلیت سکونت این قمرهای مصنوعی، پژوهشگران میزان تابش ستارهای و گرمایش جزر و مدی را محاسبه کردند. آنها تأکید کردند که در فواصل زیاد از ستاره، گرمایش جزر و مدی (مانند آنچه در اروپا و انسلادوس دیده میشود) نقش کلیدی دارد.
شبیهسازیها چهار نتیجه داشت:
- اجسام با هم ترکیب و قمر جدیدی شکل میدهند.
- سیاره جرم را جذب میکند.
- ستاره آن را جذب میکند.
- جسم از کل منظومه بیرون رانده میشود.
فقط نتیجه اول منجر به تشکیل قمر میشود.
اعتبار تصویر: Dencs و همکاران، ۲۰۲۵، مجله A&A
پرسش نخست آن بود که آیا دیسک گِردسیارهای میتواند جرم کافی برای تشکیل قمرهای قابل سکونت حفظ کند؟ نتایج نشان داد که با گذشت زمان، این دیسکها جرم خود را از دست میدهند؛ بهویژه در دیسکهای سرد و نزدیکتر به ستاره که ۳۰ تا ۴۰ درصد جرم خود را از دست میدهند. با این حال، در شبیهسازیهای سیارهمحور، بیشتر جرم حفظ میشود.
نتایج نشان دادند که با افزایش فاصله سیاره از ستاره، تعداد قمرها افزایش مییابد، اما جرم اولیه آنها کمتر میشود. بیشترین راندمان شکلگیری قمر در فاصله دو واحد نجومی (AU) از ستاره بهدست آمد.
اعتبار تصویر: Dencs و همکاران، ۲۰۲۵، مجله A&A
در زمینه قابلیت سکونت، گرمایش جزر و مدی از فاصله یک AU به بالا اهمیت پیدا میکند، اما پس از دو AU، تعداد قمرهای قابل سکونت بهشدت کاهش مییابد چون منطقه قابل سکونت محدودتر میشود. در مجموع، فاصله مناسب برای شکلگیری قمرهای قابل سکونت بین ۱ تا ۲ AU از ستاره است.
پژوهشگران همچنین یافتند که قمرهایی با جرم بین مریخ و زمین میتوانند پیرامون سیاراتی با جرمی حدود ۱۰ برابر مشتری شکل بگیرند. بسیاری از این قمرها ممکن است در فاصله ۱ تا ۲ AU دارای شرایط سکونتپذیر باشند.
در نتیجه، این مطالعه نشان میدهد که هنگام جستجوی جهانهای قابل سکونت، نباید فقط به سیارات سنگی در منطقه قابل سکونت اکتفا کرد؛ بلکه باید به جستجوی قمرهای فراخورشیدی در فواصل بیشتر نیز پرداخت.
اعتبار تصویر: ناسا GSFC / جِی فریدلندر و بریت گریسولد
در حال حاضر، اگرچه تنها شبیهسازیها در دست است، اما به نظر میرسد غیرممکن باشد که منظومه شمسی ما تنها منظومه دارای قمر باشد. درست همانطور که پیش از مأموریت کپلر نمیدانستیم این همه سیاره وجود دارد، اکنون در آستانه کشف جمعیت گستردهای از قمرهای فراخورشیدی هستیم—و برخی از آنها احتمالاً قابل سکونتاند.
