کشف راز مدار عجیب سیاره پلوتون - وبلاگ پنجره

به گزارش وبلاگ پنجره، پلوتون به عنوان یک سیاره فرانپتونی، همیشه فکر ستاره شناسان را به خود درگیر نموده و از بحت درباره سیاره بودن و یا نبودن آن گرفته تا رمز و راز مدار عجیب و غریب آن، همیشه یکی از موضوعات مهم در منظومه شمسی ما بوده است. اکنون گروهی از ستاره شناسان ادعا می نمایند پیروز به کشف یکی از راز های این سیاره، یعنی مدار عجیب آن شده اند.

به گزارش وبلاگ پنجره، پلوتون یا پلوتو، سیارهٔ کوتولهٔ کمربند کویپر در منظومهٔ خورشیدی است که در هنگام کشف آن به وسیله کلاید تامبا در سال 1930 تا 24 اوت 2006 نهمین سیارهٔ منظومهٔ خورشیدی به حساب می آمد، اما اکنون بنا بر تعریف تازهٔ اتحادیهٔ بین المللی اخترشناسی از سیاره، پلوتون یک سیارهٔ کوتوله محسوب می گردد. چیزی که از همان ابتدای کشف این سیاره، معین بود، ماهیت عجیب و غریب مدار آن بود که توجه اخترشناسان را به خود جلب کرد.

در واقع، مدار پلوتون برخلاف مدار زمین و هفت سیارهٔ دیگر یک مدار نزدیک به دایره نیست بلکه این مدار یک مدار بیضی بسیار کشیده با خروج از مرکز بسیار محسوسی است و گردش مداری آن نزدیک به 248 سال زمینی طول می کشد. کشیدگی مدار پلوتون بسیار زیاد و غیرعادی است به طوری که مدار آن با مدار نپتون، آخرین سیارهٔ سامانهٔ خورشیدی در دو نقطه برخورد دارد. فاصلهٔ پلوتون از خورشید در اوج مداری خود 49 واحد نجومی است یعنی حدود 50 برابر بیشتر از فاصلهٔ زمین از خورشید، اما این سیاره در حضیض خود تنها 29 واحد نجومی از خورشید فاصله دارد. مدار پلوتون با دائرةالبروج بیش از 17 درجه زاویهٔ انحراف دارد و در نتیجهٔ همین انحراف است که این سیارهٔ کوتوله نیمی از راستا مداری خود را در بالای صفحهٔ گردش زمین به دور خورشید و نیمی دیگر را در پایین این صفحه می پیماید.

اکنون یک مطالعه نو نشان داده است که مدار پلوتون در بازه های زمانی طولانی تر نسبتاً پایدار است، اما در مقیاس های زمانی کوتاه تر در معرض آشفتگی و تغییرات است. این تحقیق به وسیله رنو مالهوترا، استاد تحقیقات علمی لوئیز فوکار مارشال در آزمایشگاه قمری و سیاره ای دانشگاه آریزونا (LPL)، و تاکاشی ایتو، دانشیار مرکز تحقیقات اکتشاف سیاره ای موسسه فناوری چیبا (PERC) و مرکز رصدخانه ملی نجوم ژاپن (NAOJ) اجرا شده و مقاله ای که یافته های آن ها را توصیف می نماید اخیراً در مجموعه مقالات آموزشگاه ملی علوم منتشر شده است.

دانشمندان می گویند ماهیت غیرعادی مدار پلوتون به این معنی است که پلوتون در طول هر دوره 20 سال در مدار نزدیکتر از نپتون به خورشید می چرخد. از زمان کشف پلوتون تا به امروز، کوشش های متعددی برای شبیه سازی گذشته و آینده مدار آن صورت گرفته است که ویژگی شگفت انگیزی را نشان می دهد که پلوتون را از برخورد با نپتون محافظت می نماید. مالهوترا در این خصوص به Universe Today گفت: شرایط تشدید مداری پلوتون که به رزونانس حرکت میانه معروف است، که فاصلی مداری خود را با نپتون حفظ کند. این موضوع سپس راز دیگری از پلوتون را آشکار کرد که نشان می داد این سیاره در مکانی بسیار بالاتر از صفحه مدار نپتون به حضیض می رسد. این یک نوع متفاوت از تشدید مداری است که به عنوان نوسان vZLK شناخته می گردد.

مالهوترا اضافه کرد: در اواخر دهه 1980، با در دسترس بودن کامپیوتر های قوی تر، شبیه سازی های عددی سومین ویژگی عجیب و غریب این سیاره را نیز آشکار کرد، که مدار پلوتون از نظر فنی آشفته است، یعنی انحرافات کوچک شرایط اولیه منجر به واگرایی نمایی راه چاره های مداری در طول ده ها میلیون سال می گردد. با این حال، این هرج و مرج محدود است. در شبیه سازی های عددی معین شده است که دو ویژگی خاص مدار پلوتون که در بالا ذکر شد در بازه های زمانی گیگا سال باقی می مانند و مدار آن را علی رغم شاخص های هرج و مرج به طرز قابل ملاحظه ای پایدار می نمایند.

مالهوترا و ایتو به ویژه امیدوار بودند که به سؤالات حل نشده در خصوص مدار های عجیب و غریب پلوتون و سایر اجرام به میزان پلوتون (معروف به پلوتینوس) پاسخ دهند. این سؤالات به وسیله تحقیقاتی که در چند دهه گذشته صورت گرفته، مانند نظریه مهاجرت سیاره مورد توجه قرار گرفته است. در این فرضیه، پلوتون به وسیله نپتون که در طول تاریخ اولیه منظومه شمسی مهاجرت نموده بود، به رزونانس حرکت میانه فعلی خود کشیده شد. پیش بینی اصلی این نظریه این است که دیگر اجرام ترانس نپتونی (TNO) دارای شرایط تشدید مشابهی هستند که از آن موقع با کشف تعداد زیادی پلوتینوس تأیید شده است. این کشف بعلاوه منجر به پذیرش گسترده تر نظریه مهاجرت سیاره ها شده است.

اما همانطور که مالهوترا شرح داد: میل مداری پلوتون ارتباط نزدیکی با نوسان vZLK آن دارد؛ بنابراین ما استدلال کردیم که اگر بتوانیم شرایط نوسان vZLK پلوتون را بهتر درک کنیم، شاید بتوانیم معمای تمایل آن را حل کنیم. ما این کار را با آنالیز نقش دیگر سیارات غول پیکر منظومه شمسی (مشتری، زحل و اورانوس) در مدار پلوتون شروع کردیم. برای انجام این کار، ما شبیه سازی های کامپیوتری را اجرا کردیم که در آن تکامل مداری پلوتون را تا 5 میلیارد سال شبیه سازی می کرد.

نتایج این مطالعه نشان می دهد که در طول دوران مهاجرت سیاره در تاریخ منظومه شمسی، شرایط اجرام ماوراء نپتون به گونه ای تغییر کرد که بسیاری از آن ها - از جمله پلوتون - را به حالت نوسانی vZLK رساند. در واقع تمایل مداری پلوتون در طول این تکامل دینامیکی منشا گرفته است. این نتایج احتمالاً پیامد های مهمی برای مطالعات آینده منظومه شمسی بیرونی و دینامیک مداری آن خواهد داشت. مالهوترا معتقد است که اخترشناسان با استفاده از این یافته، اطلاعات بیشتری در خصوص تاریخچه مهاجرت سیارات غول پیکر و چگونگی قرار گرفتن آن ها در مدار های فعلی خود خواهند یافت. بعلاوه می تواند منجر به کشف یک مکانیسم دینامیکی نو گردد که منشأ مدار پلوتون و دیگر اجرام با تمایل مداری بالا را شرح می دهد.

وی اضافه کرد: من فکر می کنم که کار ما امید نوی را برای ایجاد ارتباط بین دینامیک امروزی منظومه شمسی و دینامیک تاریخی منظومه شمسی ایجاد می نماید. منشاء تمایلات مداری سیارات کوچک در سراسر منظومه شمسی - از جمله TNOs - نشان دهنده این موضوع است.

منبع: sciencealert

ترجمه: مصطفی جرفی-وبلاگ پنجره