رقص سيارات به دور ستاره‌اي درحال مرگ
ترجمه: الهام شعباني
طي 15سال گذشته، بيش از پانصد سياره‌ي فراخورشيدي كشف شده‌اند. بيشتر اين سيارات جهان‌هايي‌اند كه به تنهايي به دور ستاره‌ي مادر خود مي‌گردند. هرچند رصدهاي بيشتر نشان داده‌اند كه يك‌سوم اين منظومه‌ها دو يا چند سياره دارند. به نظر مي‌رسد سيارات دسته‌دسته متولد مي‌شوند. بيشتر اين منظومه‌ها سياراتي دارند كه فاصله‌شان نسبت به يكديگر آنقدر زياد است كه گرانش هم را حس نمي‌كنند. فقط تعداد كمي از سيارات آنقدر به هم نزديك‌اند كه از نظر گرانشي بر يكديگر تأثير مي‌گذارند.
جان جانسون، استاديار نجوم مؤسسه‌ي فناوري كاليفرنيا، و همكارانش دو منظومه با يك جفت سياره‌ي گازي كشف كرده‌اند كه در مداري قفل شده‌اند. در يكي از اين منظومه‌ها، دو سياره در حال گردش به دور ستاره‌ي پُرجرم و در حال مرگي به نام 200964 HD هستند كه تقريباً 223سال نوري از زمين فاصله دارد. مدار اين سيارات به دور ستاره‌ي مركزي بسيار نزديك‌تر از هر نمونه‌اي است كه قبلاً رصد شده است.
به گفته‌ي اريك فورد از دانشگاه فلوريدا: «اگر اين سيارات چنين رقص هماهنگي را انجام ندهند اين منظومه، با اين سيارات غول‌پيكر در چنين فاصله‌ي اندكي از هم، خيلي سريع ازبين خواهد رفت. اما اين كه چگونه اين سيارات توانسته‌اند اين ريتم را بدست آورند، خود معمايي واقعي است».
تمام 4 سياره‌ي تازه كشف شده غول‌هايي گازي و بسيار پُرجرم‌تر از مشتري‌اند و مانند بيشتر سيارات فراخورشيدي ديگر از روش انتقال دوپلري شناسايي شده‌اند.
فاصله‌ي بين سياراتي كه به دور ستاره‌ي 200964 HD مي‌گردند، فقط 35 واحد نجومي است- تقريباً 53 ميليون كيلومتر- كه اين مقدار، قابل مقايسه با فاصله بين زمين و مريخ است. فاصله سياراتي كه به دور دومين ستاره، به نام 24- سكستانت (در فاصله‌ي 244سال نوري از زمين)، مي‌گردند از هم 75 واحد نجومي يا در حدود 113ميليون كيلومتر است. در مقايسه، فاصله‌ي مشتري و زحل از يكديگر هرگز به كمتر از 530 ميليون كيلومتر نمي‌رسد.
اين جفت‌هاي فراخورشيدي به سبب جرم بالا و نزديكي به يكديگر، نيروي گرانش بسيار زيادي بر هم وارد مي‌كنند. مثلاً، كشش گرانشي بين دو سياره‌ي دور ستاره‌ي 200964 HD، حدود 3 ميليون بار بيشتر از نيروي گرانشي بين زمين و مريخ؛ 700 بار بيشتر از نيروي بين زمين و ماه؛ و 4 بار بيشتر از كششي است كه خورشيد بر زمين ايجاد مي‌كند.
بر خلاف غول‌هاي گازي منظومه‌ي ما، اين سيارات جديد نسبتاً به ستاره‌هاي خود نزديك‌اند. دوره‌ي تناوب حركت انتقالي سياراتي كه به دور ستاره‌ي 24- سكستانت مي‌گردند 1/25 و 2/5 سال است و دوره‌ي تناوب حركت انتقالي همدم‌هاي ستاره‌ي 200964 HD حدود 1/75 و 2/3 سال است. اين در حالي است كه مشتري در كمتر از 12سال زميني يك بار به دور خورشيد مي‌گردد.
سيارات، معمولاً پس از پيدايش، جابجا مي‌شوند و اين فرآيند مهاجرت نام دارد. تصور دانشمندان بر اين است كه اين نوع مهاجرت همه جا عادي است- حتي در منظومه‌ي شمسي خودمان هم اتفاق افتاده است- اما يكسان نيست. سياراتي كه در نواحي دور دست‌تر قرص پيش‌سياره‌اي قرار دارند سريع‌تر از دروني‌ترها مهاجرت مي‌كنند. پس، سيارات از سر راه هم رد مي‌شوند و ممكن است به هم تنه بزنند. تنها روشي كه ممكن است آنها را از برخورد نجات دهد و به پايداري برساند اين است كه نسبت به هم در تشديد مداري قرار بگيرند.
زماني كه سيارات در تشديد مداري قفل شده باشند، دوره‌ي مداري آنها با نسبت دو عدد صحيح كوچك مرتبط مي‌شود. مثلاً، در تشديد 2 به 1، سياره‌ي خارجي به ازاي هر دو گردش سياره‌ي داخلي، يكبار به دور ستاره‌ي مادر خود خواهد گشت. در تشديد 3 به 2، سياره‌ي خارجي دو بار به ازاي هر سه گردش سياره‌ي داخلي خواهند گشت و به همين ترتيب، چنين تشديدهايي از طريق اثر گرانشي سيارات بر يكديگر ايجاد مي‌شوند.
تشديد2 به1، مثل تشديد سياراتي كه به دور ستاره‌ي 24- سكستانت مي‌گردند، پايدارترين و متداول ترين الگوست. اگر سياره‌اي بسيار سريع حركت كند رقابت از قسمت خارجي قرص پيش سياره‌اي، جايي كه سياره شكل مي‌گيرد، به سوي ستاره‌ي مادر مي‌آيد. سياره مي‌تواند از تشديد 2 به 1 عبور كند. همچنان كه سياره نزديك‌تر مي‌آيد، گام بعدي تشديد 5 به 3 ، سپس3 به 2، و بعد 4 به 3 است.
جانسون و همكارانش كشف كردند كه آن جفت از سياراتي كه به دور ستاره‌ي 200964 HD مي‌گردند، در تشديد 4 به 3 قفل شده‌اند. به گفته‌ي فورد: «نزديك‌ترين اجرام قابل قياس با اين سيارات در منظومه‌ي شمسي ما دو قمر سياره‌ي زحل، يعني تيتان و ايپريون، هستند كه نسبت به هم در تشديد 4 به 3 قرار دارند. اما از آن جايي كه سياراتِ در حال گردش به دور ستاره‌ي 200964 HD حدود 20.000 مرتبه پُرجرم‌تر از تركيب جرم تيتان و ايپريون‌اند در نتيجه به شدّت بر يكديگر تأثير مي‌گذارند».
جانسون و همكارانش اين دو منظومه را با استفاده از داده‌هاي پيمايش سيارات زيرغول با تلسكوپ كك كشف كردند؛ اين طرح، جست‌وجو براي يافتن سياراتي است كه به دور ستارگاني 40 تا 100درصد بزرگ‌تر از خورشيد ما در گردش‌اند. زيرغول‌ها دسته‌اي از ستارگان‌اند كه در «رشته اصلي» تكامل مي‌يابند و وقتي هيدروژن هسته تمام مي‌شود، هسته‌ي ستاره مي‌رمبد و لايه‌ي خارجي آن متورم مي‌شود. در نهايت، زيرغول‌ها، غول سرخ مي‌شوند- آشكارسازي سيارات در اطراف اين ستارگان حجيم و تپنده با جوّ متورم از روش انتقال طيفي ظريف، كه به سبب گردش سيارات ايجاد مي‌شود، دشوار است.
جانسون مي‌گويد: «زيرغول‌ها بسيار كُند مي‌چرخند و ستاره‌هايي سردند، بر خلاف ستاره‌هاي داغ و سريع رشته اصلي. اما آن قدر منبسط نشده‌اند كه زيادي پُف كرده و آشفته باشند. آنها ستاره‌هايي مناسب‌اند؛ نه زيادي سريع، نه زيادي داغ، نه زيادي پُف‌آلود، و نه زيادي آشفته، بنابراين براي شكار سيارات مناسب‌اند. در حال حاضر، 450 ستاره‌ي پُرجرم را زير نظر گرفته‌ايم و ازدحامي از سيارات يافته‌ايم. در اطراف اين ستاره‌ها بيشتر سيارات بعد از فاصله‌ي 3واحد نجومي- فاصله‌ي كمربند سيارك‌هاي منظومه‌ي شمسي- قرار گرفته‌اند. از آن جايي كه مقدار مواد خام موجود براي ساخت سيارات با جرم ستاره سنجيده مي‌شود، پس جرم ستاره تأثير به سزايي در فراواني سيارات دارد».
در نهايت، شايد 10 يا 100ميليون سال ديگر، ستاره‌هاي زيرغول، مانند 200964 HD و 24- سكستانت، به غول‌هاي قرمز تبديل شوند. اين ستارگان، جوّ بيروني خود را پرتاب خواهند كرد و تا جايي متورم مي‌شوند كه سياره‌ي دروني‌ترِ جفت رقصانِ خود را ببلعد. با پرتاب جرم ستاره به فضا، ديناميك گرانشي كلّ منظومه تغيير خواهد كرد. به گفته‌ي جانسون: «سپس اين سيارات از منظومه خارج مي‌شوند و مدار آنها ناپايدار خواهد شد. به احتمال بسيار، يكي از اين سيارات، كاملاً از منظومه خارج مي‌شود و اين رقص، پايان خواهد يافت.»
منبع:نشريه نجوم- ش:200
جان جانسون، استاديار نجوم مؤسسه‌ي فناوري كاليفرنيا، و همكارانش دو منظومه با يك جفت سياره‌ي گازي كشف كرده‌اند كه در مداري قفل شده‌اند. در يكي از اين منظومه‌ها، دو سياره در حال گردش به دور ستاره‌ي پُرجرم و در حال مرگي به نام 200964 HD هستند كه تقريباً 223سال نوري از زمين فاصله دارد. مدار اين سيارات به دور ستاره‌ي مركزي بسيار نزديك‌تر از هر نمونه‌اي است كه قبلاً رصد شده است.
به گفته‌ي اريك فورد از دانشگاه فلوريدا: «اگر اين سيارات چنين رقص هماهنگي را انجام ندهند اين منظومه، با اين سيارات غول‌پيكر در چنين فاصله‌ي اندكي از هم، خيلي سريع ازبين خواهد رفت. اما اين كه چگونه اين سيارات توانسته‌اند اين ريتم را بدست آورند، خود معمايي واقعي است».
تمام 4 سياره‌ي تازه كشف شده غول‌هايي گازي و بسيار پُرجرم‌تر از مشتري‌اند و مانند بيشتر سيارات فراخورشيدي ديگر از روش انتقال دوپلري شناسايي شده‌اند.
فاصله‌ي بين سياراتي كه به دور ستاره‌ي 200964 HD مي‌گردند، فقط 35 واحد نجومي است- تقريباً 53 ميليون كيلومتر- كه اين مقدار، قابل مقايسه با فاصله بين زمين و مريخ است. فاصله سياراتي كه به دور دومين ستاره، به نام 24- سكستانت (در فاصله‌ي 244سال نوري از زمين)، مي‌گردند از هم 75 واحد نجومي يا در حدود 113ميليون كيلومتر است. در مقايسه، فاصله‌ي مشتري و زحل از يكديگر هرگز به كمتر از 530 ميليون كيلومتر نمي‌رسد.
اين جفت‌هاي فراخورشيدي به سبب جرم بالا و نزديكي به يكديگر، نيروي گرانش بسيار زيادي بر هم وارد مي‌كنند. مثلاً، كشش گرانشي بين دو سياره‌ي دور ستاره‌ي 200964 HD، حدود 3 ميليون بار بيشتر از نيروي گرانشي بين زمين و مريخ؛ 700 بار بيشتر از نيروي بين زمين و ماه؛ و 4 بار بيشتر از كششي است كه خورشيد بر زمين ايجاد مي‌كند.
بر خلاف غول‌هاي گازي منظومه‌ي ما، اين سيارات جديد نسبتاً به ستاره‌هاي خود نزديك‌اند. دوره‌ي تناوب حركت انتقالي سياراتي كه به دور ستاره‌ي 24- سكستانت مي‌گردند 1/25 و 2/5 سال است و دوره‌ي تناوب حركت انتقالي همدم‌هاي ستاره‌ي 200964 HD حدود 1/75 و 2/3 سال است. اين در حالي است كه مشتري در كمتر از 12سال زميني يك بار به دور خورشيد مي‌گردد.
سيارات، معمولاً پس از پيدايش، جابجا مي‌شوند و اين فرآيند مهاجرت نام دارد. تصور دانشمندان بر اين است كه اين نوع مهاجرت همه جا عادي است- حتي در منظومه‌ي شمسي خودمان هم اتفاق افتاده است- اما يكسان نيست. سياراتي كه در نواحي دور دست‌تر قرص پيش‌سياره‌اي قرار دارند سريع‌تر از دروني‌ترها مهاجرت مي‌كنند. پس، سيارات از سر راه هم رد مي‌شوند و ممكن است به هم تنه بزنند. تنها روشي كه ممكن است آنها را از برخورد نجات دهد و به پايداري برساند اين است كه نسبت به هم در تشديد مداري قرار بگيرند.
زماني كه سيارات در تشديد مداري قفل شده باشند، دوره‌ي مداري آنها با نسبت دو عدد صحيح كوچك مرتبط مي‌شود. مثلاً، در تشديد 2 به 1، سياره‌ي خارجي به ازاي هر دو گردش سياره‌ي داخلي، يكبار به دور ستاره‌ي مادر خود خواهد گشت. در تشديد 3 به 2، سياره‌ي خارجي دو بار به ازاي هر سه گردش سياره‌ي داخلي خواهند گشت و به همين ترتيب، چنين تشديدهايي از طريق اثر گرانشي سيارات بر يكديگر ايجاد مي‌شوند.
تشديد2 به1، مثل تشديد سياراتي كه به دور ستاره‌ي 24- سكستانت مي‌گردند، پايدارترين و متداول ترين الگوست. اگر سياره‌اي بسيار سريع حركت كند رقابت از قسمت خارجي قرص پيش سياره‌اي، جايي كه سياره شكل مي‌گيرد، به سوي ستاره‌ي مادر مي‌آيد. سياره مي‌تواند از تشديد 2 به 1 عبور كند. همچنان كه سياره نزديك‌تر مي‌آيد، گام بعدي تشديد 5 به 3 ، سپس3 به 2، و بعد 4 به 3 است.
جانسون و همكارانش كشف كردند كه آن جفت از سياراتي كه به دور ستاره‌ي 200964 HD مي‌گردند، در تشديد 4 به 3 قفل شده‌اند. به گفته‌ي فورد: «نزديك‌ترين اجرام قابل قياس با اين سيارات در منظومه‌ي شمسي ما دو قمر سياره‌ي زحل، يعني تيتان و ايپريون، هستند كه نسبت به هم در تشديد 4 به 3 قرار دارند. اما از آن جايي كه سياراتِ در حال گردش به دور ستاره‌ي 200964 HD حدود 20.000 مرتبه پُرجرم‌تر از تركيب جرم تيتان و ايپريون‌اند در نتيجه به شدّت بر يكديگر تأثير مي‌گذارند».
جانسون و همكارانش اين دو منظومه را با استفاده از داده‌هاي پيمايش سيارات زيرغول با تلسكوپ كك كشف كردند؛ اين طرح، جست‌وجو براي يافتن سياراتي است كه به دور ستارگاني 40 تا 100درصد بزرگ‌تر از خورشيد ما در گردش‌اند. زيرغول‌ها دسته‌اي از ستارگان‌اند كه در «رشته اصلي» تكامل مي‌يابند و وقتي هيدروژن هسته تمام مي‌شود، هسته‌ي ستاره مي‌رمبد و لايه‌ي خارجي آن متورم مي‌شود. در نهايت، زيرغول‌ها، غول سرخ مي‌شوند- آشكارسازي سيارات در اطراف اين ستارگان حجيم و تپنده با جوّ متورم از روش انتقال طيفي ظريف، كه به سبب گردش سيارات ايجاد مي‌شود، دشوار است.
جانسون مي‌گويد: «زيرغول‌ها بسيار كُند مي‌چرخند و ستاره‌هايي سردند، بر خلاف ستاره‌هاي داغ و سريع رشته اصلي. اما آن قدر منبسط نشده‌اند كه زيادي پُف كرده و آشفته باشند. آنها ستاره‌هايي مناسب‌اند؛ نه زيادي سريع، نه زيادي داغ، نه زيادي پُف‌آلود، و نه زيادي آشفته، بنابراين براي شكار سيارات مناسب‌اند. در حال حاضر، 450 ستاره‌ي پُرجرم را زير نظر گرفته‌ايم و ازدحامي از سيارات يافته‌ايم. در اطراف اين ستاره‌ها بيشتر سيارات بعد از فاصله‌ي 3واحد نجومي- فاصله‌ي كمربند سيارك‌هاي منظومه‌ي شمسي- قرار گرفته‌اند. از آن جايي كه مقدار مواد خام موجود براي ساخت سيارات با جرم ستاره سنجيده مي‌شود، پس جرم ستاره تأثير به سزايي در فراواني سيارات دارد».
در نهايت، شايد 10 يا 100ميليون سال ديگر، ستاره‌هاي زيرغول، مانند 200964 HD و 24- سكستانت، به غول‌هاي قرمز تبديل شوند. اين ستارگان، جوّ بيروني خود را پرتاب خواهند كرد و تا جايي متورم مي‌شوند كه سياره‌ي دروني‌ترِ جفت رقصانِ خود را ببلعد. با پرتاب جرم ستاره به فضا، ديناميك گرانشي كلّ منظومه تغيير خواهد كرد. به گفته‌ي جانسون: «سپس اين سيارات از منظومه خارج مي‌شوند و مدار آنها ناپايدار خواهد شد. به احتمال بسيار، يكي از اين سيارات، كاملاً از منظومه خارج مي‌شود و اين رقص، پايان خواهد يافت.»
منبع:نشريه نجوم- ش:200
