چینش غیرمنتظره سیاره‌های یک ستاره؛ دانشمندان را شگفت‌زده کرده است

منظومه شمسی ما که به خوبی شناخته شده و کلاسیک است، شامل سیاره‌های سنگی و داغی همچون عطارد و زمین است که در نزدیکی ستاره خود در حال گردش‌اند و علاوه بر این، غول‌های گازی مانند مشتری و زحل نیز در مدارهای دورتر قرار گرفته‌اند. دانشمندان متوجه شده‌اند که همین الگوی توزیع سیاره‌ها در بسیاری از دیگر منظومه‌های سیاره‌ای نیز مشاهده می‌شود و در توضیح این موضوع بیان می‌کنند که سیاره‌های خارجی از مواد یخ، گاز و غباری شکل می‌گیرند که در فواصل دورتر از ستاره‌های جوان فراوان‌تر هستند.

با این حال، اکنون یک تیم جهانی از اخترشناسان به رهبری توماس ویلسون، اخترفیزیکدان از دانشگاه واریک در انگلستان، منظومه‌ای سیاره‌ای را کشف کرده‌اند که به نظر می‌رسد به طرز عجیبی شکل گرفته است؛ به این ترتیب که سیاره‌های بزرگ‌تر در مدارات داخلی و سیاره‌های کوچک‌تر در مسیرهای دورتر قرار دارند.

مشاهدات این پژوهشگران از یک ستاره کوتوله کم‌نور و خنک از نوع M به نام LHS 1903، یک منظومه را با یک دنیای سنگی در لبه‌ی بیرونی آن نشان داد. LHS 1903 ستاره‌ای بسیار قدیمی است که قدمت آن به حدود هفت میلیارد سال می‌رسد و تنها نیمی از جرم خورشید ما را داراست؛ ولی در نگاه اول، ترتیب سیاره‌های آن تا حدی شبیه منظومه شمسی ما به نظر می‌رسید.

ماهواره TESS (تلسکوپ نقشه‌بردار فراخورشیدی گذران ناسا) پیش از این، سه سیاره را در این سامانه شناسایی کرده بود که به ترتیب LHS 1903 b و c و d نامگذاری شده‌اند. درونی‌ترین سیاره که به عنوان b شناخته می‌شود، یک ابرزمین سنگی و فشرده است. پس از آن، سیاره‌های c و d قرار دارند که هر دو زیرنپتون‌هایی با جوهای گازی ضخیم هستند. اما تصویر فقط زمانی تغییر کرد که تیم بین‌المللی از ماهواره چیاپس، متعلق به سازمان فضایی اروپا، برای انجام بررسی‌های دقیق‌تر و استفاده کرد.

اما محققان با استفاده از بررسی‌های متقابل داده‌ها از چندین رصدخانه جهانی، متوجه شدند که LHS 1903 e دارای یک هسته سنگی خالی بوده و هیچ نشانی از جو گازی ندارد. وجود چنین سیاره‌ای در حاشیه بیرونی این منظومه یک معماست. آیا ممکن است این دنیا در گذشته دارای جوی ضخیم بوده که در اثر یک فاجعه کیهانی عظیم، نظیر برخورد بزرگ، از دست رفته است؟ یا ممکن است این سیاره به طور عجیب به مداری دورتر انتقال یافته باشد؟

برای حل این معما، پژوهشگران مکانیزمی با عنوان «تشکیل در محیط کم‌گاز» را پیشنهاد کردند. فرضیه آن‌ها بیان می‌کند که سیاره‌های اطراف LHS 1903 به تدریج و به صورت تدریجی، به ترتیب از سیاره‌های درونی شکل گرفته‌اند. ویلسون توضیح می‌دهد: «تشکیل متوالی سیاره‌ها به این معناست که سیاره‌های داخلی در محیطی سرشار از منابع ساخته شده‌اند، در حالی که سیاره خارجی، به‌دلیل کمبود گاز، در ناحیه‌ای فقیرتر شکل یافته است.» بر اساس نظر تیم، بیرونی‌ترین سیاره باید از باقی‌مانده‌های سنگی و به آرامی شکل گرفته باشد. با توجه به شبیه‌سازی‌های دینامیکی و این واقعیت که مدارهای سیاره‌ها به نظر پایدار می‌آید، ویلسون و همکارانش سناریوهای عجیب‌تر مانند برخورد یا مهاجرت را نامحتمل دانستند؛ گرچه آن‌ها به‌طور کامل این امکان را رد نکردند.

اگر فرضیه تشکیل در محیط کم‌گاز درست باشد، این کشف به طرز معناداری مفهوم «دره شعاعی» را برای ما روشن‌تر می‌کند؛ اصطلاحی که به شکاف موجود در توزیع اندازه سیاره‌های فراخورشیدی بین سیاره‌های سنگی کوچک و سیاره‌های بزرگ‌تر با جوهای گازی حجیم اشاره دارد.

در حالی که مکانیسم‌های اخترفیزیکی پشت این شکاف به‌خوبی برای ستاره‌های مشابه خورشید شناخته شده‌اند، اما برای ستاره‌های نوع M همچنان مورد بحث و جدل هستند. LHS 1903 می‌تواند یک آزمایشگاه طبیعی برای یافتن پاسخ این پرسش‌ها باشد؛ زیرا در دو سو این «دره» دارای سیاره‌هایی است. با توجه به اینکه این دنیای مختلف همگی در حال گردش به دور یک ستاره هستند، پارامترهایی مانند سن ستاره و فلزی‌بودن قابل کنترل هستند و بنابراین ستاره‌شناسان می‌توانند تاریخچه شکل‌گیری سیاره‌ها را به‌طور بهتری محدود کنند.

پیش از آنکه به جستجوی منظومه‌های مشابه دیگر بپردازند، ویلسون تمایل دارد که کمی بیشتر روی LHS 1903 تحقیق کند. او توضیح می‌دهد: «تلسکوپ فضایی جیمز وب در اینجا اهمیت زیادی خواهد داشت؛ زیرا به ما این امکان را می‌دهد که نحوه تشکیل جوهای سیاره‌ای را مورد مطالعه قرار دهیم که می‌تواند مدرکی اساسی برای شکل‌گیری آن‌ها باشد.»

یافته‌های این پژوهشگران در نشریه ساینس منتشر شده است.