از مرکز با خورشید شروع می‌کنیم. ستاره‌ی میان‌سال ما شاید آرام‌تر از اغلب ستاره‌ها باشد؛ اما سیاره‌های آن داستان دیگری را روایت می‌کنند.در درجه‌ی اول سیاره عطارد که بیشتر به گویی حفره‌دار شباهت دارد تا سیاره‌ای بالغ، احتمالاً سال‌ها پیش بخش زیادی از لایه‌های بیرونی خود را در برخوردی شدید از دست داده است.

پس از عطارد، زهره و زمین در مدار خورشید قرار دارند؛ دوقلوهایی که تا اندازه‌ای به یکدیگر شباهت دارند؛ بااین‌حال به‌شکل عجیبی تنها یکی از آن‌ها حاصلخیز است. سپس مریخ را داریم، دنیای کوچک دیگری که برخلاف عطارد هیچ کدام از لایه‌هایش را از دست نداده؛ بلکه در عوض رشدش متوقف شده است. پس از مریخ حلقه‌ای وسیع از سنگ‌ها قرار دارند و سپس همه چیز تغییر می‌کند.

ناگهان مشتری به میان می‌آید، سیاره‌ای بسیار عظیم که بخش زیادی از مواد آن باقی‌مانده‌های شکل‌گیری خورشید هستند. پس از مشتری سه دنیای عظیم دیگر یعنی زحل، اورانوس و نپتون قرار دارند که دو سیاره‌ی آخر ترکیبی از یخ و گاز هستند. چهار غول گازی منظومه شمسی تقریباً هیچ ویژگی مشترکی با چهار سیاره‌ی سنگی ندارند بااین‌حال تقریباً هم‌زمان و از موادی یکسان در اطراف خورشید شکل گرفته‌اند؛ اما تمام این سیاره‌ها یک معما را مطرح می‌کنند.

حالا نگاهی به آن سوی خورشید بیندازید. اغلب ستاره‌ها میزبان سیاره‌هایی هستند. ستاره‌شناسان تا امروز هزاران منظومه‌ی سیاره و ستاره‌ای دوردست را رصد کرده‌اند؛ اما به‌شکل عجیبی هیچ‌کدام از این سیاره‌ها به سیاره‌های ما شباهت ندارند؛ درنتیجه معما دشوارتر می‌شود.

منظومه‌های ستاره‌ای نوزاد

منظومه‌های ستاره‌ای نوزاد از نگاه تلسکوپ آلما، شامل قرص‌های پیش‌سیاره‌ای با حلقه‌ها، کمان‌ها، فیلامنت‌ها (رشته‌ها) و مارپیچ‌هایی هستند که می‌توانند به بازنگری در نظریه‌ی شکل‌گیری سیاره‌ها بینجامند.

فهرست بلندبالای سیاره‌های فراخورشیدی همراه با رصد بسترهای غبارآلود سیاره‌ای دوردست و حتی داده‌های جدید مربوط به منظومه شمسی، دیگر با نظریه‌های کلاسیک شکل‌گیری سیاره‌ها سازگاری ندارند. دانشمندان سیاره‌ای مجبور هستند مدل‌های قدیمی چندده‌ساله‌ی خود را رها کنند و حالا به این نتیجه رسیده‌اند که ممکن است نظریه‌ی یکپارچه و عظیمی برای شکل‌گیری سیاره‌ها وجود نداشته باشد؛ به‌طوری‌که یک داستان برای تمام سیاره‌ها کافی نیست و حتی نمی‌توان یک داستان را برای شکل‌گیری تمام سیاره‌های منظومه شمسی روایت کرد.

الساندرو موربیدلی، یکی از چهره‌های پیشتاز در نظریه‌های انتقال و شکل‌گیری سیاره‌ها و ستاره‌شناس رصدخانه‌ی کوت دازور در نیس فرانسه، درباره‌ی این موضوع می‌گوید: «قوانین فیزیک همه‌جا یکسان هستند؛ اما فرایند شکل‌گیری سیاره‌ها به‌شدت پیچیده است به‌طوری‌که یک منظومه می‌تواند دچار بی‌نظمی شود.»

بااین‌حال، یافته‌ها به پژوهش‌های جدید جان می‌دهند. با وجود بی‌نظمی در شکل‌گیری دنیاها، الگوهایی ظاهر می‌شوند و ستاره‌شناسان را به‌سمت ایده‌های جدید و قدرتمند هدایت می‌کنند. گروهی از پژوهشگران هم در حال بررسی قوانین تجمع سنگ‌ریزه و غبار و همچنین انتقال سیاره‌ها پس از شکل‌گیری هستند.

بحث‌های زیادی درباره‌ی زمان‌بندی هر مرحله و معیارهای تعیین‌کننده‌ی چگالی یک سیاره‌ی در حال رشد مطرح می‌شوند. نقطه‌ی اشتراک این بحث‌ها برخی از قدیمی‌ترین پرسش‌هایی است که انسان درباره‌ی خود می‌پرسد. برای مثال، ما چگونه به اینجا رسیدیم؟ یا جایی مشابه اینجا وجود دارد؟

الساندرو موربیدلی

الساندرو موربیدلی، ستاره‌شناس رصدخانه‌ی کوت دازور در نیس فرانسه، نظریه‌های قدرتمندی را درباره‌ی شکل‌گیری و انتقال سیاره‌ها ارائه کرد.

تولد ستاره و یارانش

ستاره‌شناسان از تقریباً ۳۰۰ سال پیش به طرح‌های کلی ساده از منشأ منظومه شمسی پی برده‌اند. امانوئل کانت، فیلسوف آلمانی که مانند بسیاری از متفکران عصر روشنگری، دستی هم بر نجوم داشت، در سال ۱۷۵۵ نظریه‌ای را مطرح کرد که بسیار دقیق و صحیح است. او نوشت: «کل ماده‌ی تشکیل‌دهنده‌ی کرات منظومه شمسی، تمام سیاره‌ها و دنباله‌دارها، در منشأ همه چیز به مواد اولیه‌ی بنیادی‌اش تجزیه شد.»

درواقع، ما از ابری پراکنده از گاز و غبار ساخته شدیم. چهار و نیم میلیارد سال پیش احتمالاً ابری براثر ستاره‌ای در حال عبور یا موج ضربه‌ای حاصل از یک ابرنواختر، تحت گرانش خود دچار فروپاشی شد تا ستاره‌ای جدید متولد شود؛ اما از آن به بعد اتفاق‌هایی رخ دادند که هنوز درک صحیحی از آن‌ها نداریم.

پس از شعله‌ورشدن خورشید، گاز‌های اضافه در اطراف آن شروع به چرخیدن کردند. در نهایت سیاره‌ها در اطراف خورشید تشکیل شدند. براساس مدل کلاسیک که به مدل سحابی خورشیدی با جرم کمینه هم معروف است، قرص پیش‌سیاره‌ای که تنها با هیدروژن و هلیوم و عناصر سنگین‌تر پر شده بود، عامل تشکیل سیاره‌ها و کمربندهای سیارکی است.

قدمت مدل کلاسیک به سال ۱۹۷۷ بازمی‌گردد و براساس آن، سیاره‌های کنونی در ابتدا خرده‌سیاره‌هایی کوچک بودند و سپس مانند ملخ‌هایی که تمام برگ‌های یک زمین را می‌خورند، کل مواد اطراف خود را جذب کردند. به‌نقل از جوانا دراسکوفسکا، اخترفیزیکدان دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیان مونیخ و مؤلف پژوهشی جدید در این حوزه: «مدل یادشده این فرض را مطرح می‌کند که قرص خورشیدی در گذشته پر از خرده‌سیاره‌ بود.»

جوانا دراکوفسکا ، ستاره‌شناس

جوانا دراسکوفسکا، اخترفیزیکدان دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیان مونیخ، از شبیه‌سازی‌های کامپیوتری برای بررسی شکل‌گیری خرده‌سیاره‌ها و سیاره‌های خارج از قرص‌های گردوغبار اطراف ستاره‌های جوان استفاده می‌کند.

بنابر استدلال ستاره‌شناسان، ذرات غباری که به‌وسیله‌ی گازها رانده شده بودند، به توده‌هایی تبدیل شدند و بدین‌ترتیب، خرده‌سیاره‌ها شکل گرفتند. این فرایند مشابه شکل‌گیری تل‌های ماسه‌ای به‌واسطه‌ی بادهای زمینی است.

براساس مدل کلاسیک، خرده‌سیاره‌ها به‌صورت تصادفی در سحابی خورشیدی پخش شده‌اند و توزیع آماری اندازه‌ها تابع قانونی است که فیزیکدانان آن را توزیع توانی (power law) می‌نامند. طبق این قانون تعداد کوچک‌ها از بزرگ‌ها بیشتر است. موربیدلی می‌گوید: «چند سال پیش، همه معتقد بودند خرده‌سیاره‌ها براساس توزیع توانی در سحابی توزیع شده‌اند؛ اما حالا می‌دانیم این مسئله حقیقت ندارد.»

آرایه میلی‌متری و زیرمیلی‌متری عظیم آتاکاما (ALMA) برای آشکارسازی نور اشیای میلی‌متری و سرد از جمله ذرات غبار اطراف ستاره‌های نوزاد طراحی شد. ALMA که از سال ۲۰۱۳ آغاز به کار کرد، تصاویر شگفت‌انگیزی از منظومه‌های ستاره‌ای نوزاد را ثبت کرد که میزبان سیاره‌هایی احتمالی در قرص ستاره‌ای خود بودند.

ستاره‌شناسان در گذشته این قرص‌ها را هاله‌های یکنواختی می‌دانستند که با دور‌شدن از ستاره بیشتر پخش می‌شوند؛ اما آلما قرص‌هایی با شکاف‌های تاریک و عمیق مشابه حلقه‌های زحل را آشکار کرد؛ برخی از آن‌ها فیلامنت‌ها و کمان‌هایی داشتند و برخی دیگر هم مثل کهکشان‌های مینیاتوری مارپیچی بودند. دیوید نسورنی، ستاره‌شناس مؤسسه‌ی پژوهش جنوب‌غربی در بولدر کلرادو می‌گوید: «آلما عرصه‌ی سیاره‌شناسی را به‌طور کامل تغییر داد.»

آرایه‌ میلی‌متری آتاکاما

آرایه میلی‌متری و زیرمیلی‌متری عظیم آتاکاما (ALMA) در صحرای آتاکامای شیلی محل تولد غبار‌آلود سیاره‌ها در دوردست‌ها را رصد می‌کند.

دراسکوفسکا می‌افزاید: «آلما مدل کلاسیک شکل‌گیری سیاره‌ای را رد می‌کند. حالا باید این مدل را نادیده بگیریم و درباره‌ی مدلی کاملاً جدید فکر کنیم.» براساس رصدها، ذرات غبارها به‌صورت یکنواخت در قرص پخش نمی‌شوند؛ بلکه در موقعیت‌های مشخصی جمع می‌شوند و در این موقعیت‌ها است که جنین‌های سیاره‌ای اولیه به‌وجود می‌آیند. برای مثال، بخشی از غبارها به‌شکل توده‌هایی در خط برفی کنار یکدیگر جمع می‌شوند. خط برفی به فاصله‌ای از ستاره گفته می‌شود که در آن آب منجمد می‌شود.

موربیدلی و کنستانتین باتیجن، ستاره‌شناس مؤسسه‌ی فناوری کالیفرنیا، بر این باورند که توده‌ها در خط چگالش هم شکل می‌گیرند. در این موقعیت، سیلیکات‌ها به‌جای بخار، قطره‌هایی را تشکیل می‌دهند. این خطوط چگالش احتمالاً به ایجاد ترافیکی منجر می‌شوند که از سرعت سقوط غبارها به‌سمت ستاره می‌کاهند و امکان انباشته‌شدنشان را فراهم می‌کنند.

از غبار تا سیاره

حتی قبل از آنکه آلما نشان دهد غبارها کجا جمع می‌شوند، ستاره‌شناسان به‌دنبال درک این مسئله بودند که چه سرعتی برای تجمع گردوغبارها و شکل‌گیری یک سیاره به‌ویژه از نوع غول‌پیکر کافی است. گاز اطراف خورشید نوزاد احتمالاً در طول تقریباً ۱۰ میلیون سال پراکنده شده است؛ درنتیجه بخش زیادی از سیاره‌ای مثل مشتری در این بازه‌ی زمانی شکل گرفته است. بنابراین، گردوغبارها خیلی زود پس از شعله‌ور‌شدن خورشید، هسته‌ی مشتری را شکل دادند.

کاوشگر جونو در مدار مشتری نشان داد این سیاره‌ی غول‌پیکر احتمالاً هسته‌ای پف‌کرده دارد که نشان‌دهنده‌ی شکل‌گیری سریع آن است؛ اما چگونه؟ مشکلی که ستاره‌شناسان از سال ۲۰۰۰ با آن آشنا هستند این است که آشفتگی، فشار گاز، گرما، میدان‌های مغناطیسی و معیارهای دیگر، مانع از چرخش گردوغبار روی مسیرهای تمیز اطراف خورشید یا تبدیل آن‌ها به توده‌های بزرگ شدند. علاوه‌براین، هر توده‌ی بزرگی براثر گرانش جذب خورشید می‌شود.

در سال ۲۰۰۵، اندرو یودین و جرمی گودمن از دانشگاه پرینستون نظریه‌ی جدیدی درباره‌ی توده‌های غبار منتشر کردند که به بخشی از راه‌حل مسئله تبدیل شد. به‌باور آن‌ها، چند سال پس از شعله‌ور‌شدن خورشید، گازهای اطراف آن بادهای مخالفی را شکل دادند که غبارها را به توده‌هایی تبدیل کردند و مانع از سقوط آن‌ها به داخل خورشید شدند.

این توده‌ها به‌مرور بیشتر رشد کردند و سپس تحت گرانش خود دچار فروپاشی و به اجرامی فشرده تبدیل شدند. ایده مذکور که ناپایداری جریان نامیده می‌شود، امروزه به‌عنوان مدلی پذیرفتنی درباره‌ی چگونگی تبدیل ذرات غبار میلی‌متری به توده سنگ‌های بزرگ ارائه می‌شود. این مکانیزم می‌تواند به شکل‌گیری خرده‌سیاره‌هایی به قطر ۱۰۰ کیلومتر بینجامد که طی برخوردهایی با یکدیگر ادغام می‌شوند.

ستاره‌شناسان هنوز با توجیه شکل‌گیری دنیاهای بزرگ‌تری مثل مشتری دست‌وپنجه نرم می‌کنند. آندرس یوهانسن و میشل لامبرکتس از دانشگاه لاند سوئد در سال ۲۰۱۲، نظریه‌ای به نام تجمع سنگ‌ریزه را درباره‌ی رشد سیاره‌ها ارائه کردند. براساس این نظریه، ذرات کوچک موسوم به سنگ‌ریزه در محیط‌های گاز و غبارآلود، جذب بدنه‌های بزرگی مثل خرده‌سیاره‌ها یا جنین‌های سیاره‌ای می‌شوند‌.

گرانش و کشش در قرص پیرامون ستاره باعث می‌شود سنگ‌ریزه‌ها و ذرات غبار جذب توده‌ها شوند که درنهایت سرعت رشد آن‌ها مانند توپی برفی که از تپه به پایین می‌غلتد، افزایش پیدا می‌کند.

سیاره‌ها چگونه رشد می‌کنند؟

امروزه، تجمع سنگ‌ریزه یکی از نظریه‌های محبوب برای شکل‌گیری هسته‌ی غول‌های گازی است و به‌عقیده‌ی بسیاری از ستاره‌شناسان این فرایند در برخی تصاویر آلما دیده شده است. براساس این نظریه سیاره‌های غول‌پیکر، تنها چند میلیون سال پس از تولد خورشید تشکیل شده‌اند؛ اما ارتباط این نظریه با سیاره‌های سنگی کوچک‌تر نزدیک به خورشید بحث‌برانگیز است.

یوهانسن و لامبرکتس و پنج مؤلف همکار آن‌ها سال گذشته پژوهشی را منتشر کردند که نشان می‌دهد چگونه سنگ‌ریزه‌هایی که به‌سمت داخل منظومه شمسی حرکت کردند، باعث رشد زهره، زمین، مریخ و تیا شدند. تیا دنیایی نابود شده است که با زمین برخورد کرد و در نهایت به شکل‌گیری ماه انجامید؛ اما مشکلات به قوت خود باقی ماندند.

نظریه‌ی تجمع سنگ‌ریزه چیز زیادی را درباره‌ی برخوردهای عظیمی مثل برخورد زمین و تیا نمی‌گوید. به‌گفته‌ی میکی ناکاجیما، ستاره‌شناس دانشگاه روچستر، طی این برخورد بود که فرایندهای حیاتی شکل‌گیری سیاره‌های سنگی آغاز شدند. او می‌افزاید: «گرچه نظریه‌ی تجمع سنگ‌ریزه بسیار کارآمد و راهی مناسب برای اجتناب از مشکلات مدل کلاسیک است، به‌نظر نمی‌رسد که تنها راه‌حل برای شکل‌گیری سیاره‌ها باشد.»

موربیدلی ایده‌ی سنگ‌ریزه‌های تشکیل‌دهنده‌ی دنیاهای سنگی را به دو دلیل رد می‌کند: در درجه‌ی اول نمونه‌های ژئوشیمیایی نشان می‌دهند زمین در بازه‌ای طولانی شکل گرفته است و شهاب‌سنگ‌ها نیز از سنگ‌هایی با طول عمرهای مختلف تشکیل شده‌اند. او بر این باور است: «مسئله موقعیت مکانی است. فرایندها در محیط‌های مختلف با یکدیگر تفاوت دارند.»

هر هفته‌ مقاله‌های پژوهشی مختلفی درباره‌ی مراحل اولیه‌ی رشد سیاره‌ها منتشر می‌شوند که معمولاً تلاش می‌کنند به این پرسش‌ها پاسخ دهند: نقاط چگالش دقیق در سحابی خورشیدی کدام‌اند؟ آیا خرده‌سیاره‌ها با حلقه‌هایی که روی سیاره‌ها سقوط می‌کنند شکل می‌گیرند؟ ناپایداری جریان و تجمع سنگ‌ریزه چه زمانی و کجا آغاز می‌شوند؟ دانشمندان حتی نمی‌توانند درباره‌ی چگونگی شکل‌گیری زمین به توافق برسند، چه رسد به سیاره‌های زمین‌سان اطراف ستارگان دوردست.

سیاره‌های در حال انتقال

به‌جز زمین، پنج کره‌ی آسمان شب، یعنی عطارد، زهره، مریخ، مشتری و زحل تنها جهان‌های شناخته‌شده در اغلب تاریخ بشر بودند. ۲۶ سال پس از آنکه کانت فرضیه‌ی سحابی خود را منتشر کرد، ویلیام هرشل جرم کم‌رنگ دیگری به نام اورانوس را کشف کرد. سپس یوهان گوتفرید گاله در سال ۱۸۴۶ نپتون را رصد کرد و درحدود یک‌ونیم قرن بعد، تعداد سیاره‌های کشف‌شده به‌صورت ناگهانی افزایش یافتند.

در سال ۱۹۹۵، دیدیه کلاز و میشل مایور از دانشگاه ژنو، تلسکوپی را به‌سمت ستاره‌ای خورشیدمانند به نام پگاسوس ۵۱ گرفتند و نوسان آن را رصد کردند. آن‌ها به تأثیر گرانش سیاره‌ای غول‌پیکر پی بردند که فاصله‌ی آن از ستاره‌اش حتی از فاصله‌ی عطارد تا خورشید هم کمتر بود. خیلی زود، تعداد دیگری از این سیاره‌های موسوم به مشتری‌های داغ در اطراف ستاره‌های دیگر رصد شدند.

شکار سیاره‌های فراخورشیدی پس از باز‌شدن لنز تلسکوپ فضایی کپلر در سال ۲۰۰۹ افزایش یافت. امروزه، می‌دانیم کیهان مملو از سیاره است. تقریباً هر ستاره‌ای حداقل یک سیاره فراخورشیدی یا حتی بیشتر دارد. به‌نظر می‌رسد اغلب این ستاره‌ها سیاره‌هایی دارند که نظیرشان در منظومه شمسی وجود ندارد. سیاره‌هایی مثل مشتری‌های داغ یا دنیاهای متوسطی که بزرگ‌تر از زمین و کوچک‌تر از نپتون هستند و با نام‌های «ابرزمین» یا «زیرنپتون» شناخته می‌شوند، از این دست به‌شمار می‌آیند.

هیچ‌کدام از منظومه‌های ستاره‌ای که تاکنون کشف شده‌اند، شباهتی به منظومه خورشیدی ندارند؛ سامانه‌ای متشکل از چهار سیاره‌ی سنگی کوچک در نزدیکی ستاره و چهار غول گازی دور از آن. ست جیکوبسون، ستاره‌شناس دانشگاه میشیگان، بیان می‌کند: «به‌نظر می‌رسد منظومه شمسی ویژگی منحصر‌به فرد و عجیبی دارد.»

مدل نیس (Nice Model) تلاش می‌کند ساختارهای کاملاً متفاوت سیاره‌ای را یکپارچه سازد. در دهه‌ی ۱۹۷۰، تحلیل ژئوشیمیایی سنگ‌هایی که توسط فضانوردان آپولو گردآوری شده بود، نشان داد که ماه درحدود ۳/۹ میلیارد سال پیش مورد اصابت سیارک‌ها قرار گرفت. این رویداد با عنوان بمباران سنگین پسین شناخته می‌شود.

موربیدلی و همکارانش در سال ۲۰۰۵ تحت‌تأثیر این رویداد، مدعی شدند که مشتری، زحل، اورانوس و نپتون در موقعیت‌های فعلی خود شکل نگرفته‌اند؛ بلکه درحدود ۳/۹ میلیارد سال پیش جابه‌جا شده‌اند. در مدل نیس، مدارهای سیاره‌های گازی در آغاز شکل‌گیری دستخوش تغییرات شدیدی شدند و همین مسئله باعث شد سیلی از سیارک‌ها روانه‌ی سیاره‌های داخلی شوند.

مدل نیس

شواهد بمباران سنگین پسین دیگر قانع‌کننده نیستند. موربیدلی، نسورنی و دیگران به این نتیجه رسیده‌اند که غول‌های گازی احتمالاً در اوایل شکل‌گیری براساس الگویی مداری موسوم به انتقال بزرگ جابه‌جا شده‌اند؛ به‌طوری‌که گرانش زحل مانع از نزدیک‌تر‌شدن مشتری به خورشید و قرارگرفتن آن در موقعیتی شده است که سیاره‌های مشتری داغ معمولاً قرار دارند.

به‌بیان دیگر، ما در منظومه شمسی با وجود چند سیاره‌ی غول‌پیکر گازی با خوش‌شانسی روبه‌رو شده‌ایم؛ زیرا هیچ‌کدام به‌سمت خورشید حرکت نکردند و سیاره‌های سنگی را از بین نبردند. جاناتان لونین، ستاره‌شناس دانشگاه کورنل، دراین‌باره می‌گوید:

اگر مانعی در کار نباشد، با سیاره‌های غول‌پیکری روبه‌رو می‌شویم که به ستاره‌های میزبان خود نزدیک می‌شوند. آیا حرکت به‌سمت داخل منظومه یکی از نتایج اجتناب‌ناپذیر رشد سیاره‌ای غول‌پیکر و ایزوله است؟ چه ترکیب‌هایی از سیاره‌های غول‌پیکر می‌توانند مانع این انتقال شوند؟

به‌گفته‌ی موربیدلی، زمان‌بندی انتقال سیاره‌های غول‌پیکر بحث‌برانگیز است و این احتمال مطرح می‌شود که این سیاره‌ها بیشتر به رشد سیاره‌های سنگی کمک کرده‌اند تا اینکه تهدیدی برای نابودی‌شان باشند. موربیدلی به‌تازگی پروژه‌ای پنج‌ساله را برای بررسی پیکربندی مدل ناپایدار پس از شکل‌گیری خورشید و تأثیر آن بر رشد بقایای سنگی آغاز کرده است.

به‌اعتقاد بسیاری از پژوهشگران، سیاره‌های غول‌پیکر و انتقال آن‌ها تأثیر چشمگیری بر سرنوشت برادران سنگی آن‌ها در منظومه شمسی و دیگر منظومه‌ها می‌گذارند. دنیاهای هم‌اندازه با مشتری می‌توانند به جابه‌جایی سیارک‌ها کمک کنند یا حداقل تعداد دنیاهای سنگی را محدود می‌سازند.

این فرضیه برای توجیه ابعاد کوچک مریخ مناسب است؛ زیرا این سیاره می‌توانست بیشتر رشد کند و حتی هم‌اندازه با زمین شود؛ اما تأثیر گرانشی مشتری مانع از تأمین مواد آن شد. بسیاری از ستاره‌هایی که تلسکوپ کپلر بررسی کرد، میزبان سیاره‌های ابرزمین در مدار نزدیک به خود بودند و و دانشمندان در مورد اینکه آیا جهان‌های غول‌پیکر دورتر این سیاره‌ها را همراهی می‌کنند یا خیر اختلاف نظر دارند.

سیاره‌های بازگشتی

جیکوبسون به‌تازگی مدلی جدید را ارائه کرده است که به‌شکل بنیادی زمان‌بندی انتقال مدل نیس را تغییر می‌دهد. جیکوبسون با همکاری بیبی لیو از دانشگاه ژیجیانگ چین و ژان ریموند از دانشگاه بوردو فرانسه در مقاله‌ای که ماه آوریل در مجله‌ی نیچر منتشر شد، به این مسئله اشاره می‌کنند که احتمالاً تغییرات جریان گازی عامل انتقال سیاره‌های غول‌پیکر گازی، تنها چند میلیون سال پس از شکل‌گیری آن‌ها بود. این زمان‌بندی صد برابر زودتر از مدل نیس و احتمالاً قبل از شکل‌گیری زمین است.

ست یاکوبسن

ست جیکوبسون، دانشمند سیاره‌ای دانشگاه ایالتی میشیگان و همکاران او به‌تازگی مکانیزمی بازگشتی را شناسایی کرده‌اند که براساس آن، سیاره‌های غول‌پیکری که به ستاره‌ی خود نزدیک شده‌اند به عقب بازگشته‌اند.

در مدل جدید، سیاره‌ها در ابتدا به‌سمت داخل منظومه حرکت کردند و با گرم‌شدن گاز قرص خورشیدی به عقب بازگشتند. این بازگشت به این دلیل رخ داد که وقتی سیاره‌ی غول‌پیکر نوزاد در قرص گازی گرمی قرار می‌گیرد، نیروی کشش داخلی به‌سمت گاز متراکم اطراف ستاره و نیروی کشش خارجی از گازی دورتر به آن وارد می‌شوند.

کشش داخلی شدیدتر است؛ درنتیجه سیاره‌ی نوزاد به‌سمت ستاره‌ی خود نزدیک می‌شود؛ اما پس از گذشت چند میلیون سال از تولد ستاره و تبخیر گاز اطراف آن، این تعادل تغییر می‌کند. گاز بیشتری در سمت دورتر سیاره‌ نسبت به ستاره باقی می‌ماند؛ درنتیجه سیاره به عقب کشیده می‌شود.

جیکوبسون درباره‌ی این موضوع می‌گوید: «این بازگشت مانند شوکی به منظومه وارد می‌شود و می‌تواند ترکیبی بسیار خوب را ناپایدار سازد؛ اما این رویداد می‌تواند به توصیف ویژگی‌های سیاره‌های غول‌پیکر مثل انحراف و گریز از مرکز کمک کند.»

مقاله‌های مرتبط:

سیاره‌های مشتری داغ که در منظومه‌های دیگر دیده می‌شوند، معمولاً مدارهایی ناپایدار دارند. بین خطوط چگالش، سنگ‌ریزه‌ها، انتقال‌ها و بازگشت‌ها، روایتی پیچیده در حال شکل‌گیری است. درحال‌حاضر، بسیاری از پاسخ‌ها مجهول هستند. بسیاری از رصدها و روش‌های جست‌وجو به کشف سیاره‌هایی می‌انجامند که در مدار نزدیک به ستاره‌ی میزبان خود قرار دارند.

لونین بر این باور است که جویندگان سیاره‌ای بهتر است از روش اخترسنجی یا اندازه‌گیری حرکت ستاره‌ها در فضا استفاده کنند و بدین‌ترتیب می‌توانند دنیاهایی را آشکار کنند که در مدارهای دورتری قرار دارند. او و همکارانش برای پرتاب تلسکوپ نانسی گریس رومن هیجان‌زده‌ هستند که قرار است در سال ۲۰۲۷ پرتاب شود.

این تلسکوپ از روش میکرولنزینگ استفاده می‌کند و به اندازه‌گیری خمیدگی نور پس‌زمینه‌ی یک ستاره براثر گرانش ستاره‌ی پیش‌زمینه و سیاره‌های آن می‌پردازد. بدین‌ترتیب، تلسکوپ می‌تواند سیاره‌هایی را رصد کند که در مدارهای دورتری از ستاره‌‌ی خود قرار دارند.

نسورنی می‌گوید مدل‌سازها به دست‌کاری کدها ادامه می‌دهند و تلاش می‌کنند نقاط دقیق‌تری از توزیع ذرات، خطوط یخ، نقاط چگالش و دیگر ویژگی‌های شیمیایی تأثیرگذار بر متراکم‌شدن خرده‌سیاره‌ها را ارائه کنند. او می‌افزاید چند دهه طول می‌کشد تا به اطلاعات دقیقی در‌این‌باره برسیم.

زمان جوهر حل مسئله است. کنجکاوی انسان بی‌حد‌و‌مرز اما عمر ما کوتاه است و تولد سیاره‌ها میلیون‌ها سال به‌طول می‌انجامد. درنتیجه، به‌جای نظارت بر فرایندی یک‌دست، تنها چند تصویر فوری از نقاط و بازه‌های مختلف زمانی دراختیار داریم.

اگر دوست داشتی امتیاز دادن یادت نره!