اسرار ابر یخی اطراف منظومه شمسی ما

اسرار ابر یخی اطراف منظومه شمسی ما

در سردترین و تاریک‌ترین قسمت منظومه‌ی شمسی که هنوز فضاپیماها از آن بازدید نکرده‌اند، ابری منجمد و عجیب وجود دارد که حاوی مواد ستاره‌های دیگر است.

برای چندین هفته در تابستان سال ۲۰۲۰، اگر در شبی روشن به دنبال آن گشته باشید، این احتمال وجود دارد که این بازدیدکننده‌ی نادر از منظومه‌ی شمسی را دیده باشید.

به کمک دوربین‌های دوچشمی، این جرم آسمانی به شکل دنباله‌دار کلاسیکی دیده می‌شد که هسته‌ای درخشان و دمی بلند داشت که به علت تبدیل یخ به گاز براثر گرمای خورشید تشکیل شده بود. این دنباله‌دار در اوایل جولای حتی با چشم غیرمسلح در نیمکره شمالی قابل مشاهده بود. اما پس از آن ناپدید شد.

هیچ‌یک از افرادی که دنباله‌دار مذکور را دیده‌اند (که C/۲۰۰۲ F3 یا نئووایز نام گرفته است)، دوباره آن را نخواهد دید. فرزندان آن‌ها نیز موفق به دیدن دنباله‌دار نخواهند شد و درواقع، چند نسل پس از فرزندان فرزندانشان نیز همین‌طور. این دنباله‌دار بلندمدت تا ۶۸۰۰ سال دیگر دیده نخواهد شد (بسیاری از دنباله‌دارهای کوتاه‌مدت چند بار در طول عمر یک فرد در آسمان دیده می‌شوند).

تصور می‌شود که نئووایز از یکی از مناطق منظومه‌ی شمسی یعنی ابر اورت آمده باشد که ابر منجمد و بزرگی است که مورد کاوش قرار نگرفته و اسرار زیادی با خود دارد. این ابر در دورترین مناطق منظومه‌ی شمسی فراتر از کمربند سیارک‌ها و غول‌های گازی و دورتر از دنیاهای یخی اورانوس و نپتون و حتی خیلی دورتر از مدار دوردست پلوتو وجود دارد. ابر مذکور حتی دورتر از لبه‌ی خارجی هلیوسفر، حباب پلاسمایی که توسط خورشید به بیرون پرتاب می‌شود، قرار دارد که منظومه‌ی شمسی ما را فرا می‌گیرد و نشانه‌ی آغاز فضای بین‌ستاره‌ای است.

ابر اورت مانند پوسته‌ای عظیم، منظومه شمسی را احاطه می‌کند، نه فقط در امتداد صفحه‌ای که در آن سیاره‌ها، سیارک‌ها و سیاره‌های کوتوله قرار دارند، بلکه از همه‌ی جهات گسترش پیدا می‌کند. تنها مشکل این است که نمی‌توانیم کاملا مطمئن باشیم که این گنبد یخی عظیم واقعا در آنجا قرار دارد.

ابر اورت / Oort Cloud

تصور می‌شود ابر اورت از میلیاردها و شاید از تریلیون‌ها توده یخ و سنگ تشکیل شده باشد که تقریبا هم‌زمان با سیاره‌ها تشکیل شده‌اند

ستاره‌شناسان هرگز مستقیما ابر اورت را ندیده‌اند و دورترین فضاپیمایی که تاکنون انسان به فضا پرتاب کرده است، یعنی وویجر ۱ تا ۳۰۰ سال آینده به آنجا نخواهد رسید. اما پژوهش‌ها و مأموریت‌های فضایی آینده برخی از اسرار آن را آشکار می‌کنند. بازدید از دنباله‌دارهای دوری مانند نئووایز نیز سرنخ‌هایی فراهم می‌کند.

یان اورت اولین‌بار در سال ۱۹۵۰ برای توضیح دنباله‌دارهایی مانند نئووایز، وجود ابر اورت را پیش‌بینی کرد. برخلاف دنباله‌دارهای کوتاه‌مدت که گردش آن‌ها به دور خورشید معمولا کمتر از ۲۰۰ سال طول می‌کشد‌ و از دیسک یخی در آن سوی نپتون که کمربند کویپر نامیده می‌شود، می‌آیند، توضیح منشا دنباله‌دارهای دارای مدارهای بسیار طولانی‌تر، دشوار‌ بوده است.

کامل کردن یک مدار خورشید برای بیشتر دنباله‌دارهای بلندمدت بین ۲۰۰ تا ۱۰۰۰ سال طول می‌کشد. آن‌ها همچنین مدارهای خارج از مرکزی دارند (که به شکل دایره نیست) که طی آن در مقطعی از زمان به خورشید بسیار نزدیک شده و سپس بسیار دور می‌شوند.

اورت این تئوری را مطرح کرد که این دنباله‌دارها ممکن است از پوسته‌ی اجرام دور آمده باشند که عمدتا از سنگ و یخ تشکیل شده‌اند و بسیار دورتر از منظومه‌ی شمسی قرار داشته‌اند. تصور می‌شود این پوسته‌ی عظیم از اجرام از جایی حدود ۳۰۶ میلیارد تا ۷۵۶ میلیارد کیلومتری خورشید شروع شود. این فاصله برابر است با ۲۰۰۰ تا ۵۰۰۰ برابر فاصله‌ی زمین تا خورشید (۱۵۰ میلیون کیلومتر) که یک واحد نجومی (AU) نامیده می‌شود (یا ۰/۰۳ تا ۰/۰۸ سال نوری). براساس برخی تخمین‌ها، ابر مذکور تا ۱۰۰ هزار تا ۲۰۰ هزار واحد نجومی (۱۵ تریلیون کیلومتر تا ۲۹ تریلیون کیلومتر) در فضا گسترش پیدا می‌کند. سیرییل اپیتوم که در دانشگاه ادینبورگ به مطالعه‌ی دنباله‌دارها و منظومه‌ی شمسی مشغول است، می‌گوید:

درحال‌حاضر توضیح قانع‌کننده‌ای برای مخزن پایدار دنباله‌دارهای بلندمدتی که می‌بینیم، نداریم. با بازسازی مدارهای آن‌ها، به‌نظر می‌رسد اوج خورشیدی یکسانی دارند (دورترین فاصله از خورشید) که در حدود ۲۰ هزار برابر فاصله‌ی خورشید از زمین است و چیزی است که آن را ابر اورت می‌نامیم.

منشا ابر هنوز معما است. این ابر می‌تواند حاوی صدها میلیارد یا حتی تریلیون‌ها خرده‌سیاره سنگی باشد (ذرات جامد از جنس سنگ یا یخ که شبیه دنباله‌دارها هستند که اغلب اجزای سازنده‌ی سیاره‌ها هستند). اما این اجرام که بین چند تا چند ده کیلومتر عرض دارند، به قدری کوچک هستند که حتی با قوی‌ترین تلسکوپ‌های ما هم مستقیما از زمین دیده نمی‌شوند.

اگرچه مطالعه‌ی اخیری بینش‌هایی درمورد نحوه‌ی تشکیل ابر اورت ارائه داده است. سیمون پرتگیز زوارت و همکارانش در دانشگاه لیدن هلند از مجموعه‌ای از شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای به ترتیب زمانی و در بازه‌ی ۱۰۰ میلیون سال، برای مطالعه‌ی نحوه‌ی تشکیل ابر استفاده کرده‌اند که اولین مطالعه‌ای است که به‌جای بررسی جداگانه، مراحل تشکیل ابر را در کنار هم بررسی می‌کند.

پرتگیز زوارت می‌گوید نتایج نشان می‌دهد که ابر به شکل ساده‌ای تشکیل نشده است، بلکه طی مراحل مختلفی تشکیل شده است و سیاره‌ها، ستاره‌ها و کهکشان راه شیری در شکل‌گیری آن نقش داشته است. براساس این نتایج، بعید است منظومه شمسی ما تنها منظومه‌ای باشد که با ابر یخی بزرگی فرا گرفته شده باشد. پرتگیز زوارت می‌گوید: «وقتی فرایندهای مختلف را ترسیم کردیم، مشخص شد تشکیل ابر پیامدی نسبتا طبیعی از تکامل منظومه شمسی باشد».

پژوهش‌های آن‌ها همچنین پیش‌بینی‌هایی دراین‌باره ارائه داد که ابر اورت از چه موادی تشکیل شده است. اگر پیش‌بینی‌های آن‌ها دقیق باشد، ابر اورت می‌تواند شامل موادی باشد که با منظومه شمسی ما بیگانه است و از ستاره‌های دیگر منشا گرفته است.

این ایده که خورشید ممکن است مواد را از جای دیگری به سرقت برده باشد، اولین‌بار حدود یک دهه پیش مطرح شد. میشل بنیستر، ستاره‌شناس سیاره‌ای در دانشگاه کنتربری نیوزیلند می‌گوید: «در خوشه ستارگان خورشید که با هم متولد شدند، ستاره‌های خواهر و برادر به اندازه‌ی کافی به هم نزدیک شدند تا ابرهای دنباله‌دار آن‌ها روی هم قرار گرفته و در هم گره بخورند. سپس با پراکنده شدن خوشه، آن‌ها راه خود را از هم جدا کردند». همان‌طور که ابر اورت ممکن است حاوی دنباله‌دارهایی از ستاره‌های دیگر باشد، برخی از دنباله‌دارهای ما ممکن است به همین ترتیب حول ستاره‌های دیگر در گردش باشند.

ابر اورت در مقایسه با منظومه شمسی

ابر اورت  حباب عظیمی از موادی است که سیاره‌ها و خورشید را در بر گرفته است

مطالعه‌ای از نوامبر ۲۰۲۰، نشان می‌دهد که تعداد اجرام بین‌ستاره‌ای می‌تواند بیشتر از اجرام خود منظومه‌ی شمسی باشند. مطالعه‌ی دیگری که نتایج مقدماتی آن اوایل سال جاری منتشر شد، سه ستاره را شناسایی کرد که ممکن است از ابر اورت عبور کرده باشند.

اینکه دقیقا چه مقداری از ابر اورت از ستاره‌های دیگر می‌آید، مشخص نیست و حتی مطالعه‌ی دنباله‌دارهای نزدیک، ممکن است پاسخ آن را ندهد. کت ولک، دانشمند علوم سیاره‌ای از دانشگاه آریزونا می‌گوید: «دانستن اینکه کدام دنباله‌دارها در اینجا تشکیل نشده‌اند، بسیار دشوار است اما شاید مطالعات آینده از دنباله‌دارهای بین‌ستاره‌ایِ درحال عبور، بینش‌هایی در این زمینه ارائه دهد».

نتایج پرتگیز زوارت و تیمش نشان می‌دهد حدود نیمی از مواد موجود در قسمت داخلی ابر و یک چهارم از قسمت خارجی ابر می‌تواند از جای دیگری آمده باشد.

درک ابر اورت (و دنباله‌دارهایی که از آن منشا می‌گیرند) می‌تواند به ما سرنخ‌های مهمی درمورد منشا منظومه شمسی و نحوه‌ی شکل‌گیری آن ارائه دهد. این اجرام از بکرترین اجرام نزدیک هستند و تصور می‌شود که هم‌زمان با تشکیل سیاره‌ها تشکیل شده باشند. پرتگیز زوارت می‌گوید: «واقعا عالی است که بتوانیم حفره‌هایی را در اجرام ابر اورت ایجاد کنیم و مواد آن را تجزیه‌و‌تحلیل کنیم».

اما وویجر ۱ که بیش از ۴۰ سال پیش پرتاب شد، هنوز یک دهم فاصله از لبه‌ی منظومه شمسی تا ابر اورت را پیموده است و بعید است که تماس مستقیمی با آن داشته باشیم و گرفتن نمونه از آن راحت نیست. چهار فضای پیمای دیگر وجود دارد که درنهایت به ابر اورت خواهند رسید: وویجر۲، نیوهورایزن، پایونیر ۱۰ و ۱۱. درعوض، ممکن است تهیه‌ی نمونه‌هایی از قطعه‌ای از ابر اورت که به ما رسیده است، آسان‌تر باشد.

دانشمندان درحال جمع‌آوری سرنخ‌هایی از آنچه این اجرام اسرارآمیز از آن‌ها ساخته شده‌اند، هستند. آن‌ها این کار را با استفاده از داده‌هایی انجام می‌دهند که از مشاهدات مربوط به عبور دنباله‌دارهایی که احتمال می‌رود ازآن‌جا منشا گرفته باشند، به دست می‌آید.

البته نیازی نیست به دنبال دنباله‌دارها برویم تا ببینیم از چه چیزی ساخته شده‌اند. نتایج اولیه برخی مطالعات حاکی از وجود مونوکسیدکربن، آب و انواع دیگر کربن و سیلیکات در دنباله‌دارهای ابر اورت هستند. اما این امید وجود دارد که حتی ممکن است بتوان با مأموریت فضایی به یکی از دنباله‌دارهای ابر اورت نزدیک‌تر شویم. مأموریت‌های اخیر مانند مدارپیمای رزتا اروپا و فرودگر فیله و فضاپیمای دیپ ایمپکت از دنباله‌دارهای عبوری بازدید کرده‌اند. فضاپیماهای دیگری مانند هایابوسا و هایابوسا ۲ و مأموریت‌های اسیریس-رکس ناسا نیز نمونه‌هایی را از سیارک‌ها گرفته‌اند تا به زمین برگردانند.

اما این کار برای دنباله‌هایی که از ابر اورت می‌آیند، چندان آسان نیست، زیرا معمولا تا چند سال پیش از رسیدن به نزدیک‌ترین نقطه در مدار خود در خورشید کشف نمی‌شوند. اپیتوم می‌گوید: «این بازه‌ی زمانی بسیار کوتاهی برای برنامه‌ریزی مأموریت و ارسال آن برای ملاقات با دنباله‌دار است. اگرچه، مأموریت آینده‌ای قصد دارد که نزدیک دنباله‌داری پرواز کند که مستقیما از ابر اورت آمده است و نه دنباله‌داری که قبلا چند بار از خورشید عبور کرده است». ولک می‌گوید: «مأموریت‌های طراحی‌شده برای ملاقات با دنباله‌دارهای بلندمدت جدید شامل پرتاب فضاپیما و سپس انتظار در مدار پارکینک است تا زمانی که هدف مناسب شناسایی شود». یکی از این موارد، ره‌گیر دنباله‌دار است که اخیرا به‌وسیله‌ی آژانس فضایی اروپا انتخاب شده است و از چندین فضاپیما برای انتخاب دنباله‌داری برای هدف قرار دادن و سپس مطالعه‌ی نزدیک آن تشکیل می‌شود. اپیتوم می‌گوید: «این مأموریتی بسیار هیجان‌انگیز است و امیدوارم به ما اجازه دهد تا دنباله‌دار بکری را که مستقیما برای اولین بار از ابر اورت می‌آید، مورد کاوش قرار دهیم».

دنباله دار Neowise

مطالعه‌ی دنباله‌دارهایی مانند C/2020 F3 Neowise به دانشمندان کمک می‌کند تا بینشی درزمینه‌ی اینکه ابر اورت از چه اجرامی تشکیل شده است، به دست آورند

قبل از پرتاب ره‌گیر دنباله‌دار در سال ۲۰۲۹، تلسکوپی که درحال‌حاضر در شیلی درحال ساخت است و رصدخانه‌ی ورا روبین نام دارد، وقتی در سال ۲۰۲۳ کامل شد، جستجو برای دنباله‌دارهای بلندمدتی را که از ابر اورت می‌آیند، شروع خواهد کرد.

مطالعه‌ی دنباله‌دارها از نزدیک به ما کمک می‌کند تا بررسی کنیم که آن‌ها وقتی پس از مدت‌ها انجماد، به خورشید نزدیک می‌شوند، چه تغییراتی پیدا می‌کنند. اگر سفر اول آن‌ها باشد، می‌توانند اسراری با خود داشته باشد. بررسی مستقیم دنباله‌دارها به این روش می‌تواند به یافتن پاسخ سؤال‌هایی مانند اینکه ابر چقدر بزرگ است و چه مقداری از آن از منظومه‌ی شمسی ما می‌آید، کمک کند.

درحالی‌که دانشمندان همچنان برای کسب دانش بیشتر درمورد ابر اورت درحال کنار گذاشتن سرنخ‌ها در کنار هم هستند و شواهد موجود آن را جمع‌آوری می‌کنند، فقط زمانی به اطمینان می‌رسیم که فضاپیماهای ما به این منطقه ناشناخته از فضا نفوذ کنند. اگر وویجر ۱ موفق شود تا ۳۰۰ سال دیگر باقی بماند، بشر واقعا به مرز جدیدی می‌رسد.

منبع bbc

از سراسر وب

  دیدگاه
کاراکتر باقی مانده

بیشتر بخوانید