سیاره‌ای فراخورشیدی که می‌تواند کلید تکامل سیاره‌ی نهم منظومه‌ی شمسی باشد
هابل از ویژگی‌های یک سیاره‌ی فراخورشیدی پرده برداشته که علاوه بر ویژگی‌های غیرمعمول، می‌تواند پاسخی برای رفتار سیاره‌ی نهم و کشف‌نشده‌ی منظومه‌ی شمسی باشد.
این سیاره‌ی سیاره‌ای فراخورشیدی که با نام HD106906 b شناخته می‌شود و ۱۱ برابر سیاره‌ی مشتری جرم دارد، در مداری غیرمنتظره پیرامون یک سامانه‌ی ستاره‌ای دوتایی با فاصله‌ی ۳۳۶ سال نوری از ما می‌چرخد و ممکن است سرنخ‌هایی را برای یکی از اعضای فرض‌شده‌ی منظومه‌ی شمسی یعنی «سیاره‌ی نهم» ارائه دهد.
اندازه‌گیری دقیق به لطف هابل
این نخستین بار است که ستاره‌شناسان قادر به اندازه‌گیری حرکت یک سیاره‌ی عظیم مشتری‌مانند هستند که در مداری بسیار دور از ستاره‌های میزبان و قرص باقی‌مانده‌ی قابل مشاهده‌ی آن حرکت می‌کند.
سیاره‌ی فراخورشیدی HD106906 b در سال ۲۰۱۳ با تلسکوپ‌های ماژلان در «رصدخانه‌ی لاس‌کامپاناس» (Las Campanas Observatory) در بیابان آتاکامای شیلی کشف شد. با این حال، ستاره‌شناسان چیزی در مورد مدار سیاره نمی‌دانستند. این موضوع به مطالعه‌ی بیشتری نیاز داشت که فقط تلسکوپ فضایی هابل می‌توانست از طریق اندازه‌گیری‌های بسیار دقیق حرکت این سیاره‌ی دورافتاده در طول ۱۴ سال درک کند.
این سیاره بسیار دورتر از جفت ستاره‌ی جوان و درخشان میزبان قرار دارد، به طوری که این فاصله به بیش از ۷۳۰ برابر فاصله‌ی میان زمین و خورشید می‌رسد. این جدایی زیاد، تعیین مدار ۱۵۰۰۰ ساله‌ی این سیاره را در یک بازه‌ی زمانی کوتاه برای رصدهای هابل بسیار دشوار کرده بود. این سیاره با توجه به فاصله‌ی زیاد و درنتیجه نیروی گرانش ضعیف ستاره‌های مادر، بسیار آرام در امتداد مدار خود در حال خزیدن است.
تیم هابل در پژوه‌های جدید با کمال تعجب دریافت که این سیاره‌ی فراخورشیدی دوردست، دارای مداری است که بسیار مایل، کشیده و خارج از دیسک غبارآلود این سامانه‌ی ستاره‌ای است که ستارگان دوقلوی میزبان را احاطه کرده است. این دیسک از آوارهای منظومه‌ای هم به‌خودی‌خود بسیار شگفت‌انگیز است که شاید درنتیجه‌ی کشش گرانشی سیاره‌ی سرگردان باشد.
«میجی نگوین» (Meiji Nguyen) از دانشگاه کالیفرنیا برکلی که سرپرستی این مطالعه را برعهده داشته، توضیح داد: «برای مشخص کردن اینکه چرا این عجیب است، ما فقط می‌توانیم به منظومه‌ی شمسی خود نگاه کنیم و ببینیم که همه‌ی سیارات تقریبا در یک صفحه قرار دارند. عجیب خواهد بود اگر برای نمونه مشتری فقط ۳۰ درجه نسبت به صفحه‌ی سیارات متمایل شود. بدین ترتیب پرسش‌های بسیاری درباره‌ی چگونگی قرار گرفتن HD 106906 b در یک مدار شیب‌دار وجود دارد.»
شیوه‌ی قرارگیری در مداری دوردست
نظریه‌ی غالب برای توضیح این مدار مایل شگفت‌انگیز این است که این سیاره بسیار نزدیک‌تر به ستارگان خود، یعنی تقریبا سه برابر فاصله‌ی زمین از خورشید، شکل گرفته است. با این حال، کشیده شدن به درون دیسک گازی سیستم باعث شکست مدار سیاره شده و آن را وادار به مهاجرت به سمت داخل منظومه و به سمت ستاره‌های دوتایی میزبان کرده است. سپس نیروهای گرانشی ستاره‌های دوقلوی گردان، آن را به مکانی خارج از مرکز منظومه هدایت کرده‌اند و درنتیجه سیاره تقریبا از منظومه خارج شده و به فضای خالی میان‌ستاره‌ای رسیده است.
سپس یک ستاره‌ی بسیار نزدیک به این سیستم عبور کرده ضمن تثبیت مدار سیاره، از خروج آن از منظومه‌ی اصلی جلوگیری می‌کند. ستاره‌های عبوری نامزد برای این کار، پیش از این با استفاده از اندازه‌گیری دقیق فاصله و حرکت توسط تلسکوپ فضایی گایا آژانس فضایی اروپا شناسایی شده بودند.
این توضیح برای مدار عجیب‌وغریب HD106906 b از جهاتی ممکن است شبیه به چیزی باشد که برای سیاره‌ی فرضی نهم در محدوده‌ی بیرونی منظومه‌ی شمسی ما، فراتر از کمربند کوئیپر روی داده است. سیاره‌ی نهم می‌توانسته در فضای داخلی منظومه‌ی شمسی شکل بگیرد و سپس در برهم‌کنش با مشتری از آن خارج شود. اگر چنین باشد، مشتری به احتمال زیاد سیاره‌ی نهم را بسیار فراتر از پلوتو هدایت کرده است. از سوی دیگر با فاصله گرفتن سیاره‌ی نهم از مشتری و سایر سیارات منظومه شمسی، ستارگان در حال عبور از کنار منظومه‌ی شمسی ممکن است مدار سیاره‌ی پرتاب شده به بیرون را تثبیت کرده باشند.
طرحی گرافیکی از سیاره‌ی فرضی نهم منظومه‌ی شمسی
Credit: ESA/Hubble, M. Kornmesser
مدلی برای سیاره‌ی نهم منظومه‌ی شمسی
«پاول کالاس» (Paul Kalas) عضو تیم پژوهشی از دانشگاه کالیفرنیا برکلی خاطرنشان کرد: «مثل این است که ما یک ماشین زمان برای منظومه‌ی خورشیدی خود داریم که ۴٫۶ میلیارد سال به عقب بازمی‌گردد تا نشان دهد که وقتی سامانه‌ی خورشیدی جوان ما بسیار فعال بوده و همه چیز به هم ریخته و درحال مرتب شدن بوده، چه اتفاقی افتاده است.»
تا به امروز، ستاره‌شناسان فقط شواهدی محکم بر وجود سیاره‌ی نهم دارند. آن‌ها مجموعه‌ای از اجرام آسمانی کوچک را در آن سوی نپتون پیدا کرده‌اند که در مدارهای غیرمعمول در مقایسه با بقیه‌ی منظومه‌ی شمسی حرکت می‌کنند. از نظر برخی اخترشناسان، این پیکربندی حاکی از آن است که این اجرام توسط نیروی گرانش یک سیاره‌ی عظیم و غیبی در کنار هم قرار گرفته‌اند. یک فرضیه‌ی جایگزین این است که یک جرم اضافی غول‌پیکر وجود ندارد، اما در عوض این بی‌تعادلی به دلیل تأثیر گرانش ترکیبی این اجرام بسیار کوچکتر است.
«رابرت دو روزا» (Robert De Rosa) عضو رصدخانه‌ی جنوب اروپا در سانتیاگو شیلی که تجزیه‌وتحلیل این پژوهش را سرپرستی می‌کند، گفت: «با وجود شناسایی نشدن سیاره‌ی نهم تا به امروز، مدار این سیاره را می‌توان بر اساس تأثیر آن بر اجرام گوناگون موجود در منظومه‌ی شمسی استنباط کرد. بررسی‌ها نشان می‌دهد که اگر واقعا یک سیاره‌ی دیگر مسؤول چیزی باشد که ما در مدار اجسام اجرام نپتون می‌بینیم، باید مداری متمایل نسبت به صفحه‌ی منظومه شمسی داشته باشد و این پیش‌بینی برای سیاره‌ی نهم منظومه‌ی شمسی، شبیه به همان چیزی است که ما در سیاره‌ی فراخورشیدی HD 106906b می‌بینیم.»
اما پژوهش‌ها درباره‌ی این سیاره در همین‌جا پایان نمی‌یابد. دانشمندان قصد دارند در آینده با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب (James Webb) که حاصل تلاش ناسا، آژانس فضایی اروپا و آژانس فضایی کانادا است، اطلاعات بیشتری در مورد HD106906 b به‌دست آورند تا این نوع سیستم سیاره‌ای را بهتر درک کنند. آنان می‌خواهند بدانند که این سیاره از کجا و چگونه شکل گرفته است و آیا سیستم حلقه‌ی متشکل از بقایای سیاره‌ای در اطراف خود دارد یا نه.
روزا افزود: «هنوز پرسش‌های زیادی درباره‌ی این سیستم وجود دارد. برای نمونه، ما به‌درستی منشأ این سیاره را نمی‌دانیم. اگرچه اولین اندازه‌گیری حرکت مداری را انجام داده‌ایم، اما هنوز عدم قطعیت زیادی درباره‌ی پارامترهای مختلف مداری وجود دارد. این احتمال وجود دارد که هم ناظران و هم نظریه‌پردازان طی سال‌های آینده به مطالعه‌ی HD 106906 بپردازند و بسیاری از رمز و رازهای این سیستم سیاره‌ای چشمگیر را کشف کنند.»
عکس کاور: طرح گرافیکی از سیاره‌ی فراخورشیدی HD 106906 b
Credit: ESA/Hubble, M. Kornmesser
منبع: Hubble Space Telescope
