آشوب و مدار دنباله دارها

زمانی نظر غالب درباره منشأ دنباله دارها این بود که آنها را محصولات فرعی تحول سیاره ای می‌شمردند. مثلاً بر طبق فرضیه خرده سیارات، هسته این دنباله دارها در یک فرایند دو مرحله ای به وجود می‌آید: اول به هم چسبیدن سریع دانه‌های غبار پوشیده از یخی که در ناحیه بیرونی قرص پیش سیاره ای به فواصل 10 تا 30 واحد نجومی‌(AU) از خورشید قرار دارند؛ دوم، تجمع این توده ها بر اثر گرانش و تشکیل اجرامی‌بزرگتر مرسوم به "خرده سیاره" (که از رشد بعد آنها سیاره ها به وجود می‌آیند). وجود دانه‌های غبار پوشیده از یخ در قرص پیش سیاره ای مسلم است، زیرا در غیر این صورت نمی‌توان به ترکیب کلی سیاره‌های بیرونی پی برد. ولی در سالهای اخیر فرضیه‌های دیگری ارائه شده که در بسیاری از آنها محل تشکیل دنباله دارها باز هم از خورشید دورتر است، حتی دورتر از نوحی بر افزایش سیاره‌های اصلی؛ بدین طریق تشکیل دبناله دارها ربطی به تکوین و تحول سیاره ای پیدا نمی‌کند. کار جدید توربت و اسمولکوفسکی که پای دینامیک آشوبناک مدار را به این مسئله باز می‌کند، پیچ و تاب دیگری است که به این قضیه داده شده است.
مطابق نظریه خرده سیارات، ادغام خرده سیاره ها (که همان هسته‌های دنباله دارها هستند) در یکدیگر و ایجاد احرام بزرگتر، از طریق برخورد صورت می‌گیرد. و این فرایند نهایتاً مجموعه سیاره‌های خارجی را به وجود می‌آورد. اجرامی‌هم که از برخورد با یک سیاره در حال رشد می‌پرهیزند، بی نصیب نمی‌مانند زیرا تغییراتی تدریجی در مدارشان به وجود می‌آید؛ در بعضی قطر اطول مدار بزرگتر می‌شود و در بعضی کوچکتر. آنها که به داخل منظومه شمسی پرتاب می‌شوند، مطابق این نظر سهمی‌در "آخرین بمباران شدید" سطح ماه (و نیز در جرم فرار سیاره‌های داخلی من جمله زمین) دارند؛ اجرامی‌که به بیرون فرستاده می‌شوند، یا سرانجام فراتر از نپتون و پلوتو در حوزه نفوذ خارجی خورشید، جایی که موسوم به ابر اورت است، قرار می‌گیرند و یسا این که راهی فضای میان ستاره ای می‌شوند.
یکی از وجود جذاب این نظریه این است که پراکندگی گرانشی خرده سیاره‌های جا مانده به تشکیل ابر اورت کم و بیش متقارنی می‌انجامد که حاوی دنباله دارهایی است که قطر مدارهایشان به 10 واحد نجومی‌هم می‌رسد. به علاوه، پیش بینی می‌شود که این ابر "مشاهده شده" دارای هسته درونی پر جرمی‌است یا دنباله دارهایی که طول نصف قطر اطولشان از 103 تا 104× 2 واحد نجومی‌است.
مطابق این نظریه مدار دنباله دارهایی که نصف قطر اطول آنها در حدود3 10 واحد نجومی‌است، در بیشتر موارد بیضیهایی هستند با خروج از مرکز زیاد، که با صفحه مداری سیارات، زاویه کوچکی می‌سازند.
در مورد نیم قطرهای بزرگتر (بیش از 103×5-3واحد نجومی)، اختلالهای خارجی باعث می‌شود که توزیع سرعت همسان گردتر باشد و این امر نهایتاً به یک بخش درونی تقریباٌ کروی می‌انجامد که به تدریج در ابر اورت خارجی (با نیم قطرهای اطول بیش از4 10× 2 واحد نجوی) ادغام می‌شود .
قرائنی که بر وجود این ابر خارجی دلالت دارند از شار مشهود دنباله دارهایی که مدارهایشان تقریباً سهموی است به دست می‌آیند. در واقع، کازیمیرچاک – پولونکایا و اورهارت و دیگران کراراً متذکر شده اند که از همین شار دنباله دارهای تقریباً سهموی است که بر اثر اختلالهای سیاره ای، صدها دنباله دار کوتاه دوره مشهود (دوره‌های تناوب کمتر از 200 سال) به وجود آمده اند. دوره تناوب اغلب این دنباله دارها نسبتاً کوتاه (20 >P سال) و زاویه مدارهایشان، تحت تأثیر مشتری، بسیار کوچک است.
ولی عده ای از پژوهشگران نشان داده اند که در این نحوه توضیح دنباله دارهای کوتاه دوره دو مشکل وجود دارد: اول، احتمال جذب از شار تقریباً سهموی به قدری کم است که نمی‌توان تعداد مشهود این دنباله دارها را توجیه کرد. دوم، توزیعی که برای زاویه میل مداری این دنباله دارها پیش بینی می‌شود خیلی گسترده است، مگر این که میزان تلاشی دنباله دارها خیلی زیاد باشد. پس چنین به نظر می‌رسد که بسیاری از دنباله دارهای کوتاه دوره می‌بایست منشأ دیگری داشته باشند.
نظریه‌های مختلفی مطرح شده اند که لزوماً متباین نیستند. مدلهای پیشنهادی مختلفی را که در مورد هسته چگال درونی ارائه شده اند. تمایز آشکاری میان مدلهای هسته "فشرده" درونی و هسته "گسترده" درونی به چشم می‌خورد. در حالی که مدلهای فشرده در حدود 50 تا 200 واحد نجومی‌است (این دنب8اله دارها احتمالاً در لبه‌های بیرونی قرص پیش سیاره ای جای داشته اند و در نتیجه تکوینشان مستقل از پیدایش سیارات بوده است). مدلهای گسترده شامل دنباله دارهایی می‌شوند که مدارهایشان بسیار بزرگتر است. دنباله دارهای اخیر با پیش بینی‌های فرضیه خرده سیارات سازگارند، ولی این امکان هم هست که درجا از ابر اورت به وجود آمده باشند.
تاکنون با آن که مدلهای فشرده یخ بیشتر به عنوان منشأ دنباله دارهای کوتاه دوره عنوان شده اند ولی مکانیسم دقیقی برای تبدیل مدارهایی با خروج از مرکز کم و زاویه میل کم در فراسوی نپتون، به مسیرهایی که مدار سیارات را قطع می‌کنند، نمی‌شناسیم. به نظر می‌رسد که راه حلی برای این مشکل موجود است که اساش کشف مطلب زیر است مدار دنباله دارهایی که در کمربند یا قرصی از این نوع قرار داشته باشند، در مقیاسهای زمانی کوتاه 10 میلیون ساله آشوبناک است.
قبلاً گمان می‌رفت که دنباله دارهایی که دربیرون منطقه بر افزایش پیش سیاره‌های اصلی تشکیل شده اند، در فواصل بیش از 35 واحد نجومی‌قرار دارند و بر مدارهایی منظم و پایدار (دست کم به مدت 109 × 5 / 4 سال یعنی برابر عمر منظومه شمسی)، حرکت می‌کنند. ولی نتایج جدید از عکس این تصور حکایت می‌کنند: گستره مسیرهای "آشوبناک" در ناحیه بیرونی منظومه شمسی به نحو شگفت انگیزی وسیع است. در صورتی که حضیض این دنباله دار بین 35 تا 45 واحد نجومی‌باشد تأثیر جمعی اختلالهای ضعیف چهار سیاره اصلی منجر به مدارهایی خواهد شد که مالا مدار نپتون را قطع می‌کنند. همین که چنین واقعه ای روی داد، احتمال اندک ولی قابل ملاحظه ای وجود دارد که این دنباله دارها سرانجام مدارهای کوتاه دوره مشهود را که تحت کنترل مشتری است، اختیار کنند.
اگر به مکانیسمی‌دست بیابیم که مدار دنباله داریهای حول وحوش نپتون را به مدار دنباله دارهای کوتاه دوره مشهود تبدیل کنند، آن وقت مدلی که منشأ احتمالی اکثر دنباله دارهای کوتاه دوره مشهود را ازیک هسته فشرده داخلی می‌داند، تقویت شده است. از یک طرف می‌توان این نظریه را صرفاً بسط نظریه خرده سیارات به حساب آورد. ولی از جهت دیگر به نظر می‌رسد که در ارائه منشأ دنباله دارهای کوتاه دوره اندکی زیاده روی شده است.