منظومه‌شمسی ما، در طول میلیاردها سال حضور خود در کهکشان میزبان بسیاری از میهمان‌های خارجی بوده است. میهمان‌هایی که پس از سفرهای طولانی در اعماق فضا به دیدار خورشید ما آمده‌اند.

تا کنون ما حداقل دو مورد از این میهمان‌های فضاهای دور را شناخته‌ایم. حالا گروهی از دانشمندان گمان می‌کنند که توانسته‌اند نشانه‌هایی از منشأ این رهگذرانی که راهشان به منظومه افتاده است به دست آورند.

دنباله‌دار حاشیه نشین

دنباله‌دار 2I-بوریسف/ (2I Borisov) دومین جرم میان‌ستاره‌ای شناخته شده‌ای است که به دیدن منظومه‌شمسیما آمده است. این دنباله‌دار که در ماه آگوست سال گذشته کشف شد، به نزدیک شدن به خورشید در حال بیدار شدن از خواب زمستانی طولانی خود است.

رصدهای ماورابنفش و رادیویی در طول موج میلیمتری، نشان می‌دهد که دلیل بیداری این دنباله‌دار فراخورشیدی، تصعید انباشته مونواکسید باستانی این دنباله‌دار است. مونواکسید کربن در دمای 25 کلوین (-248.15 درجه سانتی‌گراد) منجمد می‌شود و همین امر نشان از آن دارد که این دنباله‌دار باید در حاشیه دور دست و سردِ قرص غبار اطراف ستاره مادرش شکل گرفته باشد.

 در حالی که این یافته سرنخی از زادگاه این دنباله‌دار میان ستاره‌ای در اختیار ما قرار داده است، مدلی نظری توضیحی درباره اینکه چطور ممکن است نخستین بازدیدکننده شناخته شده فرامنظومه‌ای ما، اوماموا، به وجود آمده باشد، ارائه کرده است.

هر دو این اجرام در امتداد مدارهایی هذلولوی به دیدار خورشید ما آمده‌اند. با این وجود ما درباره منشأ آن‌ها چیزی نمی‌دانیم جز اینکه خانه اولیه آن‌ها در جایی فراسوی منظومه‌شمسیما قرار داشته است. اوماموا اکنون در حال گذر از مدار سیاره زحل در راه خارج شدن از منظومه ما است و دیگر قابل مشاهده نیست. اما ما هنوز می‌توانیم دومین بازدیدکننده شناخته شده کیهانی خود، دنباله‌دار بوریسف را رصد کنیم.

سرزمین مادری بوریسُف کجا است؟

در شماره این هفته مجله نیچر ستاره‌شناسی  گزارش‌هایی از دو تحقیق را منتشر کرد که در زمانی که این دنباله‌دار در ماه دسامبر گذشته به حضیض مداری خود رسیده بود صورت گرفته است. در حول و حوش زمان این حضیض این دنباله‌دار به حدی درخشان شده بود که بتوان با کمک روش‌های طیف‌سنجی ترکیب تشکیل‌دهنده آن را تعیین کرد.

یکی از این گروه‌های تحقیقی به مدت حدود یک ماه به بررسی تابش‌های ماورأبنفش فلئورسنس ناشی از مونواکسید کربن پرداخت. در طول این زمان میزان این تابش‌های مونواکسید کربن، تقریباً ثابت ماندند اما تابش ناشی از مولکول‌های آب به سرعت کاهش پیدا کرد. این باعث سردرگرمی اولیه رصدگران این دنباله‌دار شد. اما اندکی بعد آن‌ها توضیحی برای این پدیده پیدا کردند.

 آن‌ها متوجه شدند که انتشار اولیه گازها باعث شده است بخشی از مواد سطحی دنباله‌دار پراکنده شده و در نتیجه لایه‌های غنی تری از مونواکسید کربن که زیر سطح این دنباله‌دار انباشته شده بود، ظاهر شود.

میزان مونواکسید کربنی که توسط یکی از طیف نگارهای هابل (Hubble’s Cosmic Origins Spectrograph)  صورت گرفت نشان از این داشت که میزان مونواکسید کربن موجود در گیسوی این دنباله‌دار 50 درصد بیش از میزان آب موجود در این گیسو است که همزمان توسط رصدخانه فضایی سویفت اندازه‌گیری شده بود.

از سوی دیگر گروهی به رهبری مارتین موردینر در نیمه ماه دسامبر به کمک آرایه رادیویی آلما، در شیلی، این دنباله‌دار را هدف قرار دادند. نتایج بررسی این گروه نیز وجود منابع غنی مونواکسید کربن در این دنباله‌دار را تایید می کرد.

این بررسی نشان داد که نسبت مونواکسید کربن به آب، در این دنباله‌دار بیش از هر دنباله‌دار از خانواده منظومه‌شمسی ما است که درون فاصله 2.5 واحد نجومی (هر واحد نجومی میانگین فاصله زمین تا خورشید است) رصد  و بررسی شده‌اند. این فاصله از خورشید مرزی است که اصطلاحاً آن را خط برف آب می‌نامند و مرزری است که در آن یخ آب شروع به تبخیر می‌کند.

البته در این بین یک استثنا هم وجود داشت و آ ن دنباله‌دار (C/2016 R2 (PanSTARRS بود که زمانی که در فاصله 2.8 واحد نجومی از خورشید داشت نسبت میان مونواکسید کربن به آب در آن بالاتر از مقدار رصد شده اخیر بود. با این وجود بقیه ویژگی‌های آن دنباله‌دار به قدری نامتعارف و متفاوت با سایر دنباله‌دارهای منظومه‌شمسی است که برخی این حدس را مطرح کردند که این دنباله‌دار احتمالا منشائی در خارج از منظومه‌شمسی دارد و در گذشته‌ای دور به دام گرانش خورشید افتاده و در ابر اورت اقامت گزیده است.

این بررسی‌ها در عمل عرصه تازه‌ای را در علوم سیاره‌ای پیش روی دانشمندان گشوده و آن‌ها را قادر کرده است که به طور مستقیم و بی‌واسطه و به کمک مطالعه چنین دنباله‌دارهایی به بررسی شرایط تحول منظومه‌های فراخورشیدی بپردازند.

ذخیره بالای مونواکسید کربن در دنباله‌دار بوریسف نشانه‌ای از آن است که این دنباله‌دار در جایی فراسوی خط برفی مونواکسید کربن منظومه مادری، یعنی در نواحی بیرونی قرص سیاره‌ای اطراف ستاره مادر به وجود آمده و در طول سفر خود در فضای میان ستار‌های نیز همواره در فضایی با دمای کمتر از 25 کلوین باقی مانده است.

بررسی میزان تبخیر مونواکسید کربن به عنوان یکی از دلایل نوع رفتار  و چند قطعه شدن هسته این چنین دنباله‌دارهایی ممکن است راه تازه و مسیر درستی برای بررسی تحول چنین میهمانان فراخورشیدی باشد.

این اطلاعات نشانه‌هایی در اختیار ما قرار می‌دهد که این دنباله‌دار در چگونه محیطی به دنیا آمده است. اما این توصیف موقعیت محل تولد فعلا کمک چندانی به مشخص کردن محل دقیق تولد در کهکشان نمی‌کند. ما اکنون درک اندکی از وضعیت خانوادگی این دنباله‌دار داریم اما راهی نداریم که محل این خانواده را پیدا کنیم.

نخستین میهمان: پرحاشیه و غیر عادی

برخلاف دنباله‌دار بوریسف که بدون هیچ مشکلی توانستیم دنباله‌دار بودن آن را تشخیص دهیم، اوضاع در مورد نخستین میهمان فراخورشیدی تایید شده بسیار متفاوت بود. این جرم که اوماموا 1I/’Oumuamua نام گرفت، شبیه به هیچ جرم فضایی آشنایی نبود که ستاره‌شناسان پیش‌تر با آن مواجه شده بودند.

 اوماموا، جرمی کشیده و قرص مانند، متخلل و با حرکتی عجیب و غیر عادی بود که گاز بسیار اندکی از خود آزاد می‌کرد. این رفتار و ویژگی‌های عجیب به حدی بود که حتی برخی این فرض را مطرح کردند که شاید این میهمان شگفت‌انگیز، سفینه‌ای فضایی و بازدیدکننده‌ای از سوی تمدنی فرازمینی باشد.

حالا یون ژانگ از رصدخانه کوت دَزور (Côte d’Azur Observatory) در فرانسه معتقد است توانسته مدلی ارائه دهد که بر اساس آن می‌تواند شکل‌گیری اوماموا را بر اساس سناریوهای طبیعی و اصول فیزیک شناخته شده توضیح دهد. او معتقد است این روند حتی می‌تواند روندی رایج درمنظومه‌شمسی ما باشد.

او و همکارش داگلاس لین، از دانشگا کالیفرنیا در سانتا کرو، یافته‌های مدل عددی خود را در ژورنال نیچر ستاره‌شناسی مورخ 13 آوریل منتشر کرده‌اند.

توضیح آن‌ها از شکل‌گیری این چنین جرمی در دوره شکل گیری سیاره‌ها آغاز می‌شود. بر اساس این توضیح در هنگام شکل گیری سیارک‌ها یا دنباله‌دارها ممکن است گذر یک پیش دنباله‌دار یا پیش سیارک از کنار جرمی بزرگتر باعث تغییر مدار آن شود. این قطعه چند کیلومتری به سمت مرکز منظومه و ستاره مادری حرکت می‌کند و از فاصله چند صد هزار کیلومتری نزدیک آن گذر می‌کند. این ملاقاتی ویران کننده برای پیش هسته دنباله‌دار است. در این ملاقات تحت تاثیر نیروهای گرانش شدید بافت و ساختار این پیش هسته، از هم گسیخته شده و شکل آن تغییر می‌کند. این شبیه همان اتفاقی است که در دهه 1990 ما در منظومه‌شمسی خود شاهد آن بودیم و دنباله‌دار شومیکر – لوی 9 تحت گرانش مشتری به چنان سرنوشتی مبتلا شد. اما این بار به جای اینکه بقای مانده این هسته به درون خورشیدش سقوط کند (همانطور که بقایای شومیکر لوی 9 به درون مشتری سقوط کردند) به دلیل زاویه مداری‌اش به سرعت فرار می رسد و از دام گرانش ستاره مادر رها می‌شود و سفری طولانی را در دل فضای میان ستاره‌ای آغاز می‌کند. سفری که در نهایت او را به نزدیکی مرکز گرانش دیگری مانند خورشید می آورد و در نهایت او را به بازدید کننده‌ای از فضاهای دور برای ما بدل می‌کند.

اگر این مدل درست باشد باید منشا اوماموا را در چند پاره شدن هسته یک دنباله‌دار یا یسیاره کوتوله‌ای دید که قطر اولیه‌اش چیزی بین چند تا چند صد کیلومتر بوده است.

داستان خانه‌های دوردست مهاجران

حالا ما در تلاش برای شناخت بیشتر مسافرانی هستیم که هزاره‌های طولانی در محیطی سرد و تاریک به سفر و هجرتی عظیم دست زده‌اند. آن‌ها از خانه خود رانده شده‌اند و در مسیر به ظاهر بی‌پایان خود سری به ما می‌زنند. اما این رهگذران مانند هر مهاجر دیگری با خود داستان‌های بسیاری از سرزمین‌های دور و ناآشنا به همراه دارد.

دانشمندان سعی دارند با شنیدن داستان آن‌ها بهراز سرزمین‌هایی دست یابند که فراسوی افق دید و امکان سفرشان قرار دارد.

منبع اصلی: Sky and Telescope
منابع بیشتر:
D. Bodewits et al. “The carbon monoxide-rich interstellar comet 2I/Borisov.”  Nature Astronomy, 20 April 2020.
M. Cordiner et al. “Unusually high CO abundance of the first active interstellar comet.” Nature Astronomy, 20 April 2020.
Zhang Y. & Lin D. “Tidal fragmentation as the origin of 1I/2017 U1 (‘Oumuamua).” Nature Astronomy, 13 April 2020.

برای اطلاع از آخرین رویدادهای مربوط به همه گیری کوید-۱۹ و عضویت در خبرنامه روزانه این موضوع به صفحه کوید – ۱۹ مراجعه کنید