این سیارات غول‌پیکر آنقدر عجیب هستند که اخترشناسان را وادار به بازنویسی قوانین می‌کنند!

پژوهشگران در حال مطالعه روی مشتری‌های گرم غیرعادی هستند؛ سیارات فراخورشیدی غول‌پیکری که در مدارهایی نامتعارف و کشیده حرکت می‌کنند و شبیه هیچ چیز در منظومه شمسی ما نیستند!

به‌نظر می‌رسد این دنیاهای عجیب از قوانینی تبعیت می‌کنند که هیچ مدل موجودی قادر به توضیح آن‌ها نیست. دانشمندان امیدوارند با جمع‌آوری داده‌های جدید و توسعه شبیه‌سازی‌های پیشرفته، کشف کنند که چگونه چنین سیاراتی تشکیل می‌شوند و رفتار آن‌ها چه حقایقی را می‌تواند درباره‌ی تولد منظومه شمسی خودمان آشکار سازد.

تحقیق روی مشتری‌های گرم غیرعادی

زمانی که دانشمندان با یک راز کیهانی غیرمنتظره، مجموعه‌ای از داده‌های سیاراتی هزاران سال نوری دورتر، و نظریه‌هایی مواجه می‌شوند که در توضیح مشاهداتشان شکست می‌خورند، چه می‌کنند؟!

برای یک ستاره‌شناس در دپارتمان نجوم و علوم سیاره‌ای دانشگاه آریزونای شمالی، راه‌حل ساده است: ساخت مدل‌های بهتر!

مونیوز (Muñoz) که از حمایت بنیاد ملی علوم برخوردار است و با همکارانی در دانشگاه ایندیانا بلومینگتون همکاری می‌کند، رهبری یک پروژه تحقیقاتی سه‌ساله را بر عهده دارد که بر درک مشتری‌های گرم غیرعادی متمرکز است. این‌ها سیارات گازی غول‌پیکری در بیرون از منظومه شمسی ما هستند که در مدارهایی به‌طور غیرمعمولی کشیده به دور ستاره‌هایشان می‌چرخند.

هدف این است که تا پایان این پروژه در سال ۲۰۲۸، نه‌تنها نحوه شکل‌گیری این سیارات عجیب، بلکه این موضوع نیز کشف شود که آیا همین فرآیندها می‌توانسته‌اند بر تولد منظومه شمسی خودمان نیز تأثیر بگذارند یا خیر.

کاوش در افراط‌های سیاره‌ای: ما چقدر منحصر به فرد هستیم؟!

مونیوز می‌گوید:

تغییرپذیری سیارات فراخورشیدی بسیار زیاد است. منظومه‌های فراخورشیدی می‌توانند شبیه منظومه شمسی ما باشند، اما در برخی موارد، کاملاً متفاوت و عجیب به نظر می‌رسند. ما بسیار علاقه‌مندیم که با درک منظومه‌هایی که شبیه منظومه شمسی ما هستند و منظومه‌هایی که کاملاً متفاوت به نظر می‌رسند، ببینیم منظومه شمسی چگونه شکل می‌گیرد. می‌توانیم درکی از سیارات فراخورشیدی، تاریخچه تشکیل سیاره ما و منظومه شمسی ما داشته باشیم.

از جمله جذاب‌ترین نمونه‌های این سامانه‌های سیاره‌ای افراطی، آن‌هایی هستند که حاوی مشتری‌های گرم غیرعادی هستند.

سال‌ها، دانشمندان فکر می‌کردند مشتری‌های گرم به همان شیوه‌ای شکل گرفته‌اند که همتایان شناخته‌شده‌ترشان، مشتری‌های داغ، که اندازه و جرم مشابهی دارند اما بسیار نزدیک‌تر به ستاره‌هایشان می‌چرخند، تشکیل شده‌اند. با این حال، با پیشرفت فناوری و دقیق‌تر شدن داده‌های تلسکوپ‌ها، ستاره‌شناسان کم‌کم متوجه شدند که مشتری‌های گرم ممکن است منشأ بسیار پیچیده‌تر و منحصر‌به‌فردتری داشته باشند.

به چالش کشیدن مدل‌های قدیمی با داده‌های جدید!

در حالی‌که مشتری‌های داغ می‌توانند تقریباً در هر جهتی به دور ستاره‌هایشان بچرخند، مشتری‌های گرم تقریباً به صورت جهانی با صفحه استوای ستاره میزبان خود هم‌تراز هستند. داده‌ها همچنین نشان می‌دهند که هرچه مدار یک مشتری گرم غیرعادی‌تر (بیضی‌شکل‌تر) باشد، بیشتر با ستاره‌اش هم‌تراز است؛ پدیده‌ای که هیچ مدل موجودی از شکل‌گیری سیارات نتوانسته آن را پیش‌بینی کند.

مونیوز امیدوار است با استفاده از ماهواره نقشه‌برداری سیارات فراخورشیدی گذرا ناسا (TESS)، یک نمونه کوچک اما رو به رشد از مشتری‌های گرم غیرعادی بسازد و مدل‌های جدید و به‌روزرسانی مدل‌های موجود را بر اساس یافته‌هایش انجام دهد.

او می‌گوید:

داده‌ها به ما می‌گویند که مشتری‌های گرم فقط دنباله نهایی مشتری‌های داغ نیستند. این نشان می‌دهد که آن‌ها ممکن است تاریخچه متفاوتی داشته باشند. ما باید درک کنیم که آیا این فقط یک مورد عجیب است، این‌ها موارد اتفاقی هستند که شاید یک بار در هر میلیون مورد اتفاق می‌افتند یا اینکه یک فرآیند فیزیکی اضافی وجود دارد که ما در گذشته آن را نادیده گرفته‌ایم و اکنون می‌توانیم آن را کشف کنیم.

جستجوی سرنخ‌هایی برای منشأ منظومه شمسی

دانستن اینکه چه فرآیندهایی در طول شکل‌گیری یک مشتری گرم غیرعادی در حال وقوع هستند، می‌تواند به ستاره‌شناسان کمک کند تا حقایق پنهانی را درباره تکامل منظومه شمسی ما و شکل‌گیری بی‌شمار سامانه‌های دیگر شبیه آن کشف کنند. اما قبل از پرداختن به پیامدها، مونیوز باید فرضیه‌های متعددی را بررسی کند تا زمانی که بتواند فرضیه‌ای عملی و محتمل پیدا کند.

یک احتمال این است که این مشتری‌های گرم غیرعادی سیارات همراهی دارند که به نحوی مدارهای آن‌ها را تغییر می‌دهند بدون اینکه هم‌ترازی آن‌ها را نسبت به استوای ستاره‌هایشان بر هم زنند. داشتن همزمان انحراف مداری و غیرعادی بودن مداری متفاوت از دیدگاه مدلسازی کاملاً قابل درک است، اما داشتن یکی و نداشتن دیگری به آسانی قابل توضیح نیست.

فرضیه دیگر مربوط به سحابی‌های گازی است که سیارات و ستاره‌هایشان در آن‌ها شکل گرفته‌اند. مونیوز استدلال می‌کند که این سیارات می‌توانسته‌اند با محیط اطراف خود به روش‌هایی در تعامل باشند که ستاره‌شناسان هرگز در حین توسعه مدل‌هایشان پیش‌بینی نکرده بودند. کشف‌هایی از این دست می‌توانند به‌طور دائمی نحوه نقشه‌برداری ستاره‌شناسان از شکل‌گیری سیارات را تغییر دهند.

آخرین فرضیه، و فرضیه مورد علاقه مونیوز، این ایده است که ستاره‌های این سامانه‌ها مسئول هستند. از آنجایی‌که ستاره‌ها اجسام سیال هستند، می‌توانند امواج داخلی ایجاد کنند که گاهی اوقات می‌توانند انرژی را از مدار یک سیاره به شیوه‌های غیرعادی استخراج کنند. او گفت از نظر ریاضی امکان‌پذیر است که این امواج دلیل هم‌ترازی نزدیک مشتری‌های گرم با استوای ستاره‌های میزبانشان نیز باشند.

مدل‌سازی راز: خلاقیت در مقابل محاسبات!

پاسخ به اینکه کدام نظریه درست است، تاکنون یک راز بوده است، اما رازی است که مونیوز با استفاده از تکنیک‌های مدل‌سازی بی‌شمار سخت مشغول حل آن خواهد بود.

او می‌گوید:

من یک نظریه‌پرداز هستم، بنابراین روی مدل‌هایی کار می‌کنم که از رایانه‌های قدرتمند، محاسبات با قلم و کاغذ و هر چیزی در این بین استفاده می‌کنند. ما مدلی نداریم که این پدیده را از ابتدا پیش‌بینی کرده باشد، بنابراین می‌خواهیم دیوانه شویم و به خلاقانه‌ترین راه‌هایی که می‌توانیم درباره این مشکل فکر کنیم بپردازیم. اما زمانی که یک مدل ریاضی داشته باشید، این فقط آغاز کار است!

سال آینده، مونیوز یک دانشجوی کارشناسی ارشد که در حل خلاقانه معماها عالی است را برای کمک به او در طول مطالعه مدل‌سازی‌اش استخدام خواهد کرد. در همین حال، او گفت تحقیقاتش در مورد فرضیه ستاره میزبان امیدوارکننده بوده است و امیدوار است یافته‌های خود را در آینده نزدیک منتشر کند.

منبع: Scitechdaily