خورشید: ‘کلکسیونر جهان فراری’ که سیارات سرکش را در دام می‌اندازد

این دنیاهای به دام افتاده را می توان مانند کارت های پوکمون با ستاره همسایه آلفا قنطورس معامله کرد.

دفعه بعد که نگران این هستید که عادت جمع‌آوری‌تان کمی از دستتان خارج شود، می‌توانید سعی کنید خود را با آگاهی از این که خورشید کمی گردآورنده است، تسلی دهید.

اما، به جای احتکار کتاب‌های مصور (مجرم به اتهام)، کارت‌های بیسبال، مربی‌های قدیمی، یا کارت‌های پوکمون، خورشید سیارات سرکش را می‌رباید – و این کار سختگیرانه نیست. خورشید می تواند سیارات کوچک و همچنین غول های گازی به اندازه مشتری را که خیلی نزدیک می شوند، بگیرد. ستاره ما سپس آنها را در لبه منظومه شمسی نگه می دارد.

همانطور که هر کلکسیونر به شما خواهد گفت، یکی از بخش های کلیدی هر سرگرمی جمع آوری، تجارت است – و منظومه شمسی نیز این کار را انجام می دهد.

این سیاره قادر است سیارات سرکش با ارزش خود را با سیاراتی که منظومه ستاره ای همسایه اش، آلفا قنطورس، ربوده است، مبادله کند. و تحقیقات جدید نشان می‌دهد که جهان‌های فراری که توسط منظومه شمسی گرفته شده است، می‌توانند قبل از نزدیک‌تر شدن به خورشید، میلیاردها سال به دور حومه آن بچرخند و به طور بالقوه باعث هرج و مرج در منظومه شمسی داخلی شوند.

دانشمندان برای مدتی مشکوک بودند که منظومه شمسی می تواند اجسامی را که از آن جا دور می شوند، مانند ستاره های دنباله دار و سیارک ها را گرفته و آنها را فراتر از ابر اورت جمع کند، که تصور می شود پوسته کروی از تریلیون ها جرم یخی در لبه های بیرونی منظومه شمسی است. .

تحقیقات جدید نشان می‌دهد که این «منطقه گرفتن» بسیار فراتر از ابر اورت است که حدود دو سال نوری از زمین فاصله دارد (حدود ۱۲۶۰۰۰ برابر فاصله زمین و خورشید). این کار همچنین نشان می‌دهد که منظومه سیاره‌ای ما می‌تواند اجرام بسیار بزرگ‌تر از دنباله‌دارها یا سیارک‌ها را بکشد.

ادوارد ا. ما دریافتیم که اجسامی را می توان از فاصله حدود ۳.۸۱ سال نوری که نزدیک به منظومه ستاره ای بعدی، منظومه آلفا قنطورس است، گرفت.

در حالی که منظومه شمسی ما نمی‌تواند جسمی با جرمی برابر یا بیشتر از خورشید را به خود جذب کند، زیرا این موضوع بر تأثیر گرانشی خورشید تأثیر می‌گذارد، اما می‌تواند سیارات سرکش را که جرمی تا هزار برابر کمتر از خورشید دارند، جمع‌آوری کند.

بلبرونو ادامه داد: این یک نتیجه بسیار جالب است.

پذیرش یک یتیم کیهانی: سفری به درون خود و جهان‌های ناشناخته

سیارات سرکش دنیاهایی هستند که از منظومه های سیاره ای خودشان بیرون رانده شده اند. این می تواند زمانی اتفاق بیفتد که یک ستاره در حال عبور با ثبات گرانشی یک منظومه سیاره ای یا فقط از طریق آشفتگی طبیعی در یک منظومه ستاره ای جوان تداخل کند.

تخمین زده می شود کهکشان راه شیری با تعداد زیادی سیاره سرکش شناور آزاد پر شده است.کهکشان ما ممکن است شامل یک کوادریلیون (۱۰ و به دنبال آن ۱۴ صفر) سیاره سرکش باشد که از منظومه های اصلی خود بیرون زده شده اند تا به عنوان یتیمان کیهانی در راه شیری سرگردان شوند.

در حالی که بسیاری از تحقیقات بر روی چگونگی پرتاب سیارات سرکش تمرکز می‌کنند، مطالعات کمتری بر این احتمال تمرکز دارد که این یتیمان آسمانی بتوانند خانه‌های جدیدی پیدا کنند.

دو نفر از دانشمندان پشت این تحقیق، از جمله کارشناس سابق ناسا، جیمز گرین، چیز شگفت انگیزی در مورد این گرفتن سیارات سرکش کشف کردند. گرین متوجه شد که در واقع دو نقطه از نظر گرانشی پایدار یا «نقاط لاگرانژ» وجود دارد که در آن‌ها گیر افتادن می‌تواند رخ دهد.

بلبرونو می‌گوید: شما دو منطقه کامل، روزنه‌های کوچک دارید، جایی که اشیا می‌توانند در آن دو نقطه لاگرانژ وارد منظومه شمسی شوند. ‘یک نقطه به سمت مرکز کهکشانی، یک نقطه دورتر از آن.’

پروفسور ریاضیات که علاقه زیادی به مکانیک سماوی دارد، توضیح داد که وقتی سیارات سرکش وارد منظومه شمسی می شوند، ابتدا شروع به حرکت بسیار آهسته به دور خورشید ما می کنند و فاصله ای در حدود ۳.۸۱ سال نوری را برای حدود ۱۰۰ میلیون سال نگه می دارند. پس از این دوره، آنها شروع به مارپیچ شدن به سمت داخل خواهند کرد، فرآیندی که ممکن است میلیاردها سال طول بکشد.

بلبرونو توضیح داد که یکی از عوامل جالب او و گرین در مورد این مهاجرت این است که افزوده جدید به منظومه شمسی در الگویی به نام ‘منحنی فراکتال’ به دور منظومه شمسی خواهد چرخید. این یک منحنی ریاضی با شکلی است که با بزرگ‌نمایی، همان الگوی بی‌نظمی را تکرار می‌کند. نمونه معروف این مجموعه Mandelbrot است. بلبرونو توضیح داد: شما این منحنی‌های واقعاً جذاب را دریافت می‌کنید، به‌ویژه زمانی که جسم به محل ضبط‌اش نزدیک‌تر و نزدیک‌تر می‌شود.

باید همه آنها را بگیرم: چرایی و چگونگی آن

در حالی که خورشید در مورد جرم سیاراتی که می گیرد سختگیر نیست، اما یک معیار برای کلکسیون سیاره های یتیم خود دارد.

بلبرونو توضیح داد که برای اینکه یک سیاره سرکش دستگیر شود، باید با سرعت نسبتاً آهسته چند صد مایل در ساعت حرکت کند. این بسیار سریع بر اساس استانداردهای زمین است، اما با توجه به اینکه اجرام جرم سیاره ای فراری با سرعت ۱.۲ میلیون مایل در ساعت (۱.۹ میلیون کیلومتر در ساعت) در حال حرکت هستند، یک خزیدن کیهانی است.

سرعت آهسته این سیارات سرکش به این معنی است که مخزن واقعی چنین اجرامی وجود دارد که میلیاردها سال به دور خورشید می چرخند (در فواصل تا ۳.۸۱ سال نوری).

در مورد اینکه اگر یک سیاره سرکش دستگیر شده به منظومه شمسی راه پیدا کند چه اتفاقی می افتد؟ خب، بلبرونو گفت که این اثر به اندازه و جرم آن سیاره بستگی دارد.

او گفت: فرض کنیم آن جهان به اندازه مشتری بود و به سمت منظومه شمسی رفت. یک جسم به اندازه مشتری که وارد منظومه شمسی ما می شود می تواند به نوعی باعث جابجایی چشمگیر مدارها شود. این امر می تواند تأثیرات فوری بر پویایی حرکت زمین به دور خورشید داشته باشد و قطعاً بر زندگی در این سیاره تأثیر می گذارد.

غیرقابل تصور نیست که برخی از سیارات منظومه شمسی خود را سرکش کنند.

البته، این سیاره سرکش ممکن است هرگز به درون منظومه شمسی نرسد. همانطور که در بالا ذکر شد، چرخش به دور خورشید در فاصله ۳.۸۱ سال نوری، یک سیاره سرکش را به طرز وحشتناکی به آلفا قنطورس نزدیک می کند، که می تواند سرکش های خود را بگیرد و آنها را در فاصله ای دور نگه دارد.

این بدان معناست که این دو سیستم ستاره ای می توانند سرکش های اسیر شده خود را مبادله کنند، مانند کودکانی که کارت های بیسبال معامله می کنند.

بلبرونو می‌گوید: «گرانش منظومه شمسی ما نزدیک به گرانش آلفا قنطورس می‌رود، بنابراین این بدان معناست که منطقه جذب آلفا قنطورس به گرانش خورشید خودمان نزدیک می‌شود». این دو سیستم از نظر اثر گرانشی کاملاً همپوشانی دارند و این بدان معنی است که اجسام رفت و برگشت بسیار طبیعی خواهند بود.

کار دانشمندان در حال حاضر مبتنی بر مدل‌سازی ریاضی است، بلبرونو اشاره می‌کند که از آنجایی که سیارات سرکش نور کمی از خود ساطع می‌کنند، شناسایی یکی از ابر اورت بسیار دشوار خواهد بود.

یکی از عوامل مفید در جستجو این واقعیت است که بلبرونو و گرین دو مکان ضبط را مشخص کردند، با این نقاط لاگرانژ مکانی طبیعی برای شروع شکار برای سیارات یتیم پذیرفته شده. چنین جستجویی ممکن است در حال حاضر فراتر از توانایی فناوری تلسکوپ باشد، اگرچه تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) به طور قابل تصوری می تواند انتشارات حرارتی چنین جهانی را در نور مادون قرمز تشخیص دهد.

بلبرونو در پایان گفت: بسیاری از اجسام می‌توانند با الگوهای نگه‌دارنده، به نوعی به دور خورشید در حال چرخش باشند. اگر آنها وارد شوند، نمی توانند بیرون بیایند – حتی اگر ۴ میلیارد سال پیش وارد منظومه شمسی شده باشند. قطعاً ممکن است سیارات سرکش در حال حاضر در آنجا دستگیر شده باشند.

‘ما فقط نمی دانیم.’

پیش چاپ این مطالعه را می توان در مخزن کاغذ arXiv مشاهده کرد.