آیا لزوماً تمامی سیارات بدور یک ستاره می چرخند ؟
7 اردیبهشت ماه 1388 (مطلب شماره 117)
جواب کوتاه به این پرسش، خیر می باشد. هر چند احتمال تشکیل سیارات در سیستم
های دوگانه و یا چندگانه ستاره ای بسیار کمتر از تک ستاره هاست؛ اما این
به آن معنا نیست که هیچ سیاره ای نمی تواند در سیستم های دوگانه و یا
چندگانه ستاره ای دیده شود. حال در این مطلب وضعیت تشکیل و ثبات چنین سیاراتی را مورد
بررسی اجمالی قرار می دهیم.
براستی صحنه طلوع دو یا چند خورشید در آسمان یک سیاره می تواند مشاهده شود ؟!
مکانیسم تشکیل ستارگان و سیارات، بسیار متفاوت است. سیارات، از بهم
پیوستگی تدریجی گازهای اولیه بوجود می آیند؛ بخصوص گازهای موجود در قرص
های گازی که در اطراف ستارگان جوان وجود دارد. از طرف دیگر، در نتیجۀ
فشرده شدن ابرهای مولکولی عظیم، ستارگان بوجود می آیند. مشکل اصلی تشکیل
سیارات در سیستم های چندگانه ستاره ای، دفع گرانشی ستارگان موجود در سیستم
است؛ بعبارت دیگر، بر هم کنش نیروهای گرانشی مابین ستارگان سیستم، باعث می
شود تا گازها و ذرات پیش سیاره ای، از سیستم به بیرون پرتاب شوند. نمونه
عینی چنین پدیده ای، وجود شکاف هایی بنام شکاف کِرک وود، (Kirkwood) در
توده سیارک های مابین سیارات مریخ و مشتری* در
منظومه ماست. نیروهای گرانشی از جانب سیاره مشتری، اجازه نمی دهند تا در
مناطق خاصی از این توده، سیارک ها تجمع کنند و در نتیجه سریعاً از آن ناحیه به
بیرون پرتاب می شوند؛ بعبارت دیگر، مشتری همانند چوپانی است که با میدان
گرانشی عظیمش، سیارک ها را کنترل می کند.
درصد بسیار زیادی از ستارگان دوتایی در مدارهایی بیضوی بدور یکدیگر می
چرخند و شانس پایدار ماندن سیارات در چنین سیستمی که دو ستاره بسیار پرجرم
در مداری بیضوی در حال چرخش بدور یکدیگرند، بسیار اندک است. تنها
اگرچنانچه سیاره مزبور، در مداری بسیار نزدیک به یکی از ستاره های سیستم
بدور آن بچرخد و یا مدارش از هر دوی ستارگان به اندازه کافی دور باشد، این
سیاره می تواند پایداری خود را حفظ نماید.
مثال بارز یک سیستم ستاره ای دوتایی، ستاره های آلفا-قنطورس A و B
هستند که نزدیکترین ستارگان به منظومه ما نیز محسوب می شوند (مطلب شماره
66). این دو ستاره در فاصله متوسط 23 واحد نجومی**
بدور یکدیگر در حال چرخشند. این در حالی است که بواسطه شکل بیضی گون مدار
دو ستاره، نزدیکترین فاصله آنها از همدیگر 11 واحد نجومی، و دورترین فاصله اشان، 35
واحد نجومی است! شبیه سازی های عددی انجام شده توسط پاول ویگرت از دانشگاه
تورنتو نشان می دهد که هر دوی این ستارگان، یک "ناحیه ایمن" دارند که شعاع آن در حدود
3 واحد نجومی است و هر سیاره ای که در آن واقع شود، تا میلیون ها سال
پایدار خواهد ماند. جالب است بدانید که با در نظر گرفتن شرایط فیزیکی هر
دو ستاره، ناحیه حیات*** این سیستم هم تقریباً در
فاصله 3 واحد نجومی، یعنی همان ناحیه ایمن قرار می گیرد. این به آن معناست
که اگر سیاره ای در این ناحیه واقع باشد حتی می تواند پذیرای حیات نیز
باشد! البته مدل های تئوری، زمان لازم برای تکوین گونه های حیاتی در چنین
سیاره ای را در حدود 3 تا 8 میلیارد سال می دانند که متأسفانه زمان بسیار
زیادی است و همانگونه که پیش از این نیز اشاره شد، امکان دارد سیاره از
ناحیه ایمن نیز در این مدت طولانی به بیرون پرتاب شود.
سیستم ستاره ای 61-دجاجه (ستارگان نورانی میان تصویر) که در واقع شامل چهار ستاره است که به گرد یکدیگر در حال چرخشند و یک سیاره تقریباً به ابعاد مشتری به گرد ستاره 61-دجاجه B از همین سیستم می چرخد / عکس از : انجمن نجوم ایالتی کانزاس
شاید این تصور بوجود آید که با وجود چنین قوانین سخت فیزیکی، عملاً نمی
توان در طبیعت سیاراتی را یافت که در سیستم های ستاره ای واقع باشند؛ اما
اینچنین نیست. شواهد غیر مستقیم بدست آمده از طریق تحلیل طیف نوری ستاره
های سیستم، نشان می دهد که ستاره های 16-دجاجه B و 55-سرطان A، هر کدام
دارای یک سیاره به ابعاد تقریبی مشتری می باشند. هر دوی این ستارگان دارای
همدم های دیگری نیز می باشند.
* - سیارک ها، بقایای ماده اولیه تشکیل دهنده سیارات
منظومه شمسی ما می باشند که قرار بوده در نهایت به هم چسبیده و سیاره
منفردی را مابین سیارات مریخ و مشتری تشکیل دهند؛ اما بدلیل اختلالات
گرانشی سیاره مشتری، این سیاره هرگز تشکیل نشد و مواد اولیه آن بصورت توده
ای از سنگ ها که بزرگترین آنها در حدود 980 کیلومتر قطر دارد، عمدتاً
مابین سیارات مریخ و مشتری قرار پراکنده باقی ماندند و امروزه به آن کمربند سیارک ها گفته می
شود.
** - به فاصله متوسط زمین و خورشید از یکدیگر یک واحد نجومی می گویند که
در حدود 150 میلیون کیلومتر است. در علوم سیاره ای، از این واحد که بصورت
AU مخفف عبارت Astronomical Unit، نمایش داده می شود استفاده فراوانی بعمل
می آید.
*** - منطقه حیات (Habitable Zone)، ناحیه ای در اطراف یک ستاره است که
شرایط دمایی در آن ناحیه آنچنان است که آب بصورت مایع می تواند وجود داشته
باشد. در منظومه ما، تنها ماه و زمین کاملاً در منطقه حیات خورشید واقعند.
منبع : وبسایت پایگاه فضایی گدارد ناسا
***