سیاره های سرکش؛ شکار مرموزترین قلمروهای کهکشان - سفر به کیش

سیارات سرگردان (Wandering Planet) قطعا وجود دارند و کهکشان راه شیری ما ممکن است حاوی میلیاردها یا حتی تریلیون ها از این اجرام باشد. اما هنوز اطلاعات کمی درباره این کوچ کنندگان مرموز داریم و به گفته جاکو ون لون (Jacco Van Loon) اخترفیزیکدان، دانشمندان تلاش می کنند تا با شکار آن ها با استفاده از تکنیک های خلاقانه، دید بشر را نسبت به این اجرام وسعت ببخشند.

بیشتر سیارات شناخته شده، از جمله بیشتر سیاره های فراخورشیدی کشف شده، به دور یک ستاره می چرخند. این سیاره ها از جمله زمین، از گرما و نور ستاره بهره می برند و این نور ساطع شده از ستاره های مرکزی است که دیدن سیاره ها را برای ما ممکن می سازد.

سیاره های نامرئی هم وجود دارند که از نگاه ما پنهان شده اند و تنها و رها شده، در کیهان شناورند. این جهان های تاریک و تنها، نه ستاره ای دارند که پیرامون آن بچرخند و نه نوری که بر آن ها بتابد و نه گرمایی که بتواند باعث تابش از سطح آن ها شود. این ها سیارات سرکش (Rogue Planets) هستند که ستاره شناسان قصد دارند نگاه دقیق تری به آن ها داشته باشند.

این نوع سیاره ها در حقیقت از بقایای پس از تولد یک ستاره ساخته شده اند. جرم های پراکنده که به دور یک ستاره جوان در صفحه نازک از ذرات و گاز می چرخند و زمانی رشد می کنند که ذرات کوچک به هم می چسبند و یکدیگر را به سوی هم می کشند تا زمانی که محیط اطراف خود را پاکسازی کنند. همه چیز در این جهان آشفته است و برخورد میان جنین های سیاره ای یا پیش سیاره ها رایج است.

علاوه بر این ستارگان تمایل دارند به تنهایی شکل نگیرند، بلکه در خوشه هایی متشکل از صدها یا هزاران ستاره در یک زمان تشکیل شوند و برخورد منظومه های سیاره ای نوپا، باعث ویرانی بیشتر و برهم کنش گرانشی شدیدتری هم می شود.

تصور می شود که زمین جوان هم مورد اصابت جرمی به میزان مریخ قرار گرفته و مواد کافی برای تشکیل ماه از آن جدا شده است. اما برخی از سیاره ها با سرنوشتی شدیدتر روبه رو بودند؛ آن ها به طور کامل از سیاره خود دور و به زندگی در فضای گسترده میان ستاره ای محکوم شدند. این ها سیاره های سرگردان شناور آزاد هستند.

سیارات سرکش همچنین ممکن است جدا از ابرهای گاز و گردوغبار ستاره ها تشکیل شوند و خودشان فرآیندی شبیه به شکل گیری ستاره را طی کنند. ابر کوچکی از گاز و گردوغبار می تواند بر اثر گرانش برمبد (به درون فرو بریزد) و به جای ستاره یک سیاره مرکزی تشکیل دهد و به جای سیارات، قمرها آن را احاطه کنند.

وقتی سیارات هنوز خیلی جوان هستند و برای نمونه فقط چند میلیون سال سن دارند (برای مقایسه، زمین بیش از 4.5 میلیارد سال سن دارد) در پی شکل گیری و انرژی آزاد شده از طریق انقباض های گرانشی پیوسته و همچنین فعالیت های رادیویی در هسته خود، هنوز گرم هستند. بدین ترتیب نمونه های بزرگی از این سیارات جوان اما شناور آزاد، که اجرامی شبیه به دوران اولیه سیاره مشتری هستند، به طور مستقیم در مناطقی که ستاره ها به تازگی شکل گرفته اند دیده شده اند. اما یافتن سیارات سرکش کوچک تر تقریبا غیرممکن بود تا زمانی که عدسی گرانشی کشف شد.

عدسی گرانشی

هر چیزی که جرم دارد، فضا را خم می کند و باعث می شود تا نور از راستا مستقیم منحرف شود. بنابراین جسمی که جرم دارد، نور را از منبع پشت خود متمرکز می کند و مانند یک ذره بین بزرگ باعث می شود که تصویر جرم پس زمینه تقویت شود. به این پدیده عدسی گرانشی (Gravitational Lensing) می گویند.

این نظریه از طریق نسبیت عام اینشتین پیش بینی شد و نخستین بار زمانی تأیید شد که هنگام خورشیدگرفتگی سال 1919 میلادی، ستاره ها در نزدیکی خورشید از موقعیت های معمول خود جابه جا شدند.

اثر لنز گرانشی در کهکشان هایی که از تریلیون ها ستاره تشکیل شده اند، به روشنی مشاهده شده است. به دلیل وجود مقادیر زیادی از ماده در این کهکشان ها و ستارگان آن ها، ستاره ها و دیگر اجرامی که در پس زمینه و هم راستا با آن ها قرار گرفته اند، بزرگنمایی و در شرایطی دچار اعوجاج می شوند.

یکی از مشاهدات در سال 2019 از طریق سیاهچاله ای در یک کهکشان بزرگ به نام مسیه 87 (M87) ایجاد شد. بنابراین حتی یک سیاره سرکش نامرئی هم با وجود جرم کم می تواند به عنوان یک عدسی گرانشی یا به بیان بهتر، ریز-عدسی میکرو-لنز (Micro Lens) عمل کند چون اثر بسیار کوچک دارد.

سال گذشته بود که یکی از این رویدادهای ریز-عدسی منجر به کشف سیاره سرگردان جدیدی به نام OGLE-2016-BLG-1928 در کهکشان راه شیری شد. مشاهده تقویت نور از طریق یک ستاره ناپیدا در نواحی متراکم داخلی کهکشان راه شیری تنها 42 دقیقه به طول انجامید و این یعنی باید جرمی کوچک باشد که طبق برآوردها سیاره ای در میزان نزدیک به زمین است.

این سیاره ریز-عدسی شده، مرتبط با هیچ ستاره ای تشخیص داده نشد. هرچند پیش از این هم سیارات سرکش از طریق روش عدسی گرانشی کشف شده بودند، اما این یکی از قانع کننده ترین چیزها بود. OGLE-2016-BLG-1928 علاوه بر شباهت بیشتر به زمین، کوچک ترین سیاره سرگردانی لقب گرفت که تا کنون کشف شده است.

تلاش های آینده با تلسکوپ نانسی گریس رومن

علاوه بر فعالیت های گسترده فعلی، شبیه سازی های تازه نشان می دهد که تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن (Nancy Grace Roman Space Telescope) ناسا که در سال های آینده به فضا پرتاب خواهد شد، می تواند تعداد بسکمک سیاره سرکش را آشکار کند. به گفته ناسا مطالعه این جهان های جزیره ای به درک چگونگی شکل گیری، تکامل و تجزیه سامانه های سیاره ای کمک خواهد کرد.

تلسکوپ فضایی رومن با انجام یک پویش بزرگ میکرولنز سیارات سرکش را کشف خواهد کرد. متیو پنی (Matthew Penny) استادیار فیزیک و نجوم دانشگاه ایالتی لوئیزیانا درباره این پویش گفت: سیگنال میکرولنزی از یک سیاره سرگردان تنها چند ساعت تا چند روز دوام می آورد و سپس برای همیشه از بین می رود. این موضوع رصد آن ها را از زمین، حتی با تلسکوپ های متعدد سخت می کند. رومن اما تغییردهنده بازی جست وجوی سیاره های سرگردان است.

به گفته پژوهشگران، رومن می تواند سیارات سرکش را با جرمی به کوچکی مریخ شناسایی کند. مطالعات این تلسکوپ همچنین به دقیق تر کردن مدل های شکل گیری سیاره ها کمک خواهد کرد زیرا شکل گیری سیاره ها و مدل های تکاملی آن ها را که انواع متفاوتی از این جهان های منزوی را پیش بینی می کنند، آزمایش کند.

بدین ترتیب شمار سیاره های سرگردان که از طریق مأموریت رومن ارائه می شود، حداقل 10 برابر دقیق تر از تخمین های فعلی است که با کمک تلسکوپ های زمینی به دست آمده اند و از ده ها تا تریلیون ها در کهکشان متغیر هستند.

با توجه به اینکه رصدهای تلسکوپ نانسی رومن از بالای جو زمین و ارتفاع حدود 1.6 میلیون کیلومتری در جهت مخالفت خورشید انجام خواهد شد، نتایج میکرولنزینگ بسیار دقیق تری را به همراه خواهد داشت. علاوه بر ارائه نماهای واضح تر، پرسپکتیو رومن به آن امکان را می دهد که ماه ها در یک زمان مشخص به طور مداوم به یک نقطه از آسمان خیره شود.

بررسی ها نشان می دهد که حتی اگر این تلسکوپ یک نوار نسبتا باریک از کهکشان را جست وجو کند، صدها سیاره سرکش شناسایی خواهد کرد. هوش مصنوعی هم نقش پررنگی در تحقیقات آینده ناسا در این زمینه خواهد داشت.

آیا زمین می تواند سرگردان شود؟

شمار زیادی از سیاره های سرکش که از کهکشان ما می گذرند، پرسش های جالبی را ایجاد می کنند که آیا حیات می تواند روی آن ها شکل گرفته و باقی بماند یا امکان سکونت در چنین جهانهایی هست؟ شاید تمدن های پیشرفته با تکنولوژی برتر بتوانند بر سختی های تاریکی ابدی و دوران یخبندان این سیارات که هیچ نمونه ای در تاریخ طولانی و متنوع زمین ندارد، غلبه کنند. شاید آن ها از انرژی هسته ای استفاده کنند یا کاملا غیربیولوژیکی شده باشند.

به گفته دانشمندان در منطومه شمسی هم جهانهایی مانند قمرهای مشتری وجود دارند که با وجود دور بودن از خورشید و سرمای شدید، می توانند از وجود حیات در اقیانوس های زیرسطحی خود پشتیبانی کنند. علاوه بر این انرژی هسته سیاره های سرکش جوان هم یک گزینه احتمالی اما اندک برای تأمین گرمای ضروری حیات است.

از سوی دیگر هرچند شاید مانند یک داستان علمی-تخیلی به نظر برسد اما احتمال برخورد زمین به طور تصادفی به چنین سیاره ای چقدر است؟ این موضوع غیر قابل تصور نیست. تنها در چند سال گذشته سیارک های سرگردانی مانند اوموآموا (Oumuamua) و دنباله دارهای سرکشی مانند بوریسوف (Borisov) از منظومه شمسی ما گذر کرده اند. بنابراین هرچند بعید است که یک سیاره سرگردان از نزدیکی ما بگذرد اما خارج از احتمال هم نیست.

خود زمین چطور؟ آیا می تواند روزی سرگردان و تنها شود؟ سیاره ما تا کنون از طرد شدن از خورشید در امان بوده است. اما یک روز، در حدود 4 میلیارد سال بعد ممکن است زمین هم سرگردان شود. زیرا با پیر شدن خورشید متورم شدن و دمیدن نیمی از خود به فضا، زمین یا از طریق این غول سرخ بلعیده می شود یا با فشار بزرگ سیاره، از آن دور می شود.

بعید است که به طور کلی از گرانش آن فرار کند. بنابراین همان طور که خورشید مرده تبدیل به یک کوتوله سفید در حال سوختن می شود، زمین هم با سرنوشتی مشابه دیگر جهان های سرد و تاریک روبه رو خواهد شد. نه کاملا تنها، بلکه دور از مدار گرم و درخشانی که زمانی پیرامون ستاره اش می گشت، جهانیی یخبندان و کم فروغ شکل خواهد گرفت.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از یک سیاره سرکش

Credit: A. Stelter/Wikimedia Commons

منابع: Universal Sci, NASA, Universe Today