ساختار مارپیچی مرموز در تاریکی اطراف منظومه شمسی کشف شد!

اما شاید عجیب‌ترین آنها، ابر اورت باشد؛ یک میدان وسیع از بقایای یخی که تا ۱۰۰,۰۰۰ برابر فاصله‌ی زمین تا خورشید گسترش یافته است.

ما درکی کلی از اندازه و شکل این میدان داریم، اما جزئیات دقیق آن همچنان ناشناخته باقی مانده است. اکنون، یک مطالعه‌ی محاسباتی جدید ساختاری شگفت‌انگیز را آشکار کرده است – یک مارپیچ که توسط نیروهای کشندی کهکشان راه شیری ایجاد شده است.

این یافته، که در نشریه‌ی The Astrophysical Journal در دست انتشار است، هم‌اکنون در سرور پیش‌چاپ arXiv در دسترس می‌باشد. تیمی به سرپرستی ستاره‌شناس دیوید نسوورنی از مؤسسه‌ی تحقیقات جنوب غربی در آمریکا در این باره نوشته است:
«نیروی کشندی کهکشانی با جدا کردن اجرام از دیسک پراکنده، یک ساختار مارپیچی در فضا ایجاد می‌کند که طولی در حدود ۱۵,۰۰۰ واحد نجومی دارد. این مارپیچ برای مدت طولانی پایدار می‌ماند و تا زمان حال در بخش داخلی ابر اورت باقی مانده است.»

بخش خارجی منظومه‌ی شمسی، مرزی است که کاوش آن دشوار است. ما می‌دانیم که در آنجا، کمربند کویپر، فراتر از مدار نپتون، پر از اجرام یخی کوچک است؛ و فراتر از آن، از ۱,۰۰۰ تا ۱۰۰,۰۰۰ واحد نجومی، ابر اورت قرار دارد، دورترین ناحیه‌ای که هنوز تحت تأثیر گرانش خورشید است.

دنباله‌دارهای دوره‌ای بلند منظومه‌ی شمسی از همین منطقه سرچشمه می‌گیرند؛ زمانی که از مدار خود خارج شده و به سمت خورشید پرتاب می‌شوند، یخ‌هایشان تصعید شده و گاز منتشر می‌کنند.

ما همچنین می‌دانیم که ابر اورت به دو بخش تقسیم می‌شود. بخش بیرونی آن یک ابر کروی عظیم است که از حدود ۱۰,۰۰۰ واحد نجومی از خورشید آغاز می‌شود. اما در داخل آن، ابر اورت داخلی قرار دارد که بر اساس شبیه‌سازی‌ها، شکلی شبیه به یک چنبره یا دونات دارد و از ۱,۰۰۰ تا ۱۰,۰۰۰ واحد نجومی گسترده شده است.

بیشتر دنباله‌دارهای دوره‌ای بلند از بخش بیرونی ابر اورت می‌آیند. اما بخش داخلی بسیار پایدارتر است؛ زیرا به خورشید نزدیک‌تر بوده و تحت تأثیر گرانش قوی‌تری قرار دارد، و همچنین کمتر تحت تأثیر ستاره‌های عبوری قرار می‌گیرد که اجرام یخی را از مدار خود خارج می‌کنند.

به دلیل همین پایداری طولانی‌مدت، معمولاً تصور می‌شد که ابر اورت داخلی یک دیسک صاف است که هم‌راستا با صفحه‌ی دایره‌البروج منظومه‌ی شمسی قرار دارد.

نسوورنی و همکارانش سال‌هاست که در حال مطالعه‌ی ابر اورت داخلی هستند. در جدیدترین پژوهش خود، آن‌ها از ابررایانه‌ی Pleiades ناسا برای شبیه‌سازی این میدان بقایا استفاده کردند. در این شبیه‌سازی‌ها، اثرات گرانشی خورشید، تأثیرات گرانشی خارجی که توسط کهکشان راه شیری اعمال می‌شود، و مدار دنباله‌دارها در نظر گرفته شد.

آن‌ها طول عمر ۴.۶ میلیارد ساله‌ی منظومه‌ی شمسی را شبیه‌سازی کردند – از زمانی که خورشید از یک گره‌ی متراکم در یک ابر مولکولی عظیم از گاز و غبار شکل گرفت. همان‌طور که خورشید شکل می‌گرفت، مواد باقی‌مانده‌ی آن ابر، سیارات، سیارک‌ها، دنباله‌دارها و دیگر اجرام منظومه‌ی شمسی، از جمله ابر اورت بیرونی را تشکیل دادند.

اما شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که ابر اورت داخلی اصلاً یک دیسک یکنواخت و حلقوی نیست. بلکه، شکلی شبیه به کهکشان راه شیری دارد – با یک ساختار مارپیچی و انحرافی در دیسک، مشابه انحراف دیسک کهکشان. این دیسک در مجموع حدود ۱۵,۰۰۰ واحد نجومی قطر دارد و ۳۰ درجه از صفحه‌ی دایره‌البروج منحرف شده است. از فاصله‌ی دور، این ساختار به‌صورت یک مارپیچ با دو بازوی پیچیده دیده می‌شود.

بر اساس شبیه‌سازی‌ها، این ساختار در اوایل تاریخ منظومه‌ی شمسی، در طی چند صد سال نخست پس از شکل‌گیری آن، پدید آمده است. همچنین، این مارپیچ به طرز شگفت‌آوری پایدار است – به‌گونه‌ای که تا به امروز باقی مانده است. حتی زمانی که ستارگان از نزدیکی منظومه‌ی شمسی عبور می‌کنند، این ساختار همچنان دست‌نخورده باقی می‌ماند؛ به این معنی که این مارپیچ ناشی از اختلالات گرانشی ناشی از ستاره‌های عبوری نیست.

برای تأیید یافته‌های خود، پژوهشگران به بررسی مطالعات قبلی پرداختند. همه‌ی پژوهش‌های گذشته‌ی آن‌ها نشان داده‌اند که ابر اورت داخلی دارای یک ساختار مارپیچی است که در تغییر پارامترهای مختلف شبیه‌سازی‌ها نیز پایدار باقی می‌ماند.

مشاهده‌ی مستقیم و در نتیجه تأیید این مارپیچ کار بسیار دشواری خواهد بود، اگر اصلاً امکان‌پذیر باشد. اما این ساختار با داده‌های رصدی مطابقت دارد و حضور آن در مطالعات پیشین، حتی زمانی که هدف آن پژوهش‌ها چیز دیگری بوده، موضوعی قابل‌توجه است.

رمزگشایی از اسرار ابر اورت به معنای نگاهی به گذشته‌ی دور منظومه‌ی شمسی و بررسی نیروهایی است که در طول شکل‌گیری و تکامل آن نقش داشته‌اند. گاهی انجام کارهای دشوار ارزشش را دارد.