آیا سیاره نهم وجود دارد؟

بيگ بنگ

بروزرسانی 1400/01/18 - 17:50

بيگ بنگ/اتفاق عجيبي در لبه‌ بيروني منظومه شمسي در حال رخ دادن است. جسمي با جرمي نزديک به ۱۰ برابر زمين مدار برخي اجرام را تغيير مي‌دهد. آيا اين يک سياره است يا با پديده‌اي ديگر مواجه هستيم؟

به نقل از BBC ، “پرسيوال لوول” مردي با اشتباهات بسيار بود. سفرنامه‌نويس و بازرگان ثروتمند قرن ۱۹ ميلادي که هميشه سبيل داشت و اغلب با کت و شلوارهاي سه تکه درجه يک ديده مي‌شد، بعد از خواندن کتابي در مورد سياره مريخ تصميم گرفت ستاره‌شناس شود. او طي دهه‌هاي بعد ادعاهاي ديوانه‌وار زيادي را مطرح کرد.

اولين موردش هم به موجودات مريخي مربوط مي‌شد که معتقد بود وجود دارند و مي‌گفت آن‌ها را پيدا کرده است (اما اين‌طور نبود). او همچنين ادعا مي‌کرد خطوط عجيبي که روي سطح اين سياره ديده مي‌شد کانال‌هايي براي استخراج آب از کلاهک‌‌هاي يخي قطبي هستند و يک تمدن در حال زوال آن‌ها را ساخته است. او بخشي از ثروتش را صرف ساخت يک رصدخانه کرد تا بتواند نگاه دقيق‌تري به مريخ بيندازد. در نهايت مشخص شد آن‌ها در واقع کوه‌ها و دهانه‌هاي آتشفشان روي اين سياره هستند که در تلسکوپ‌هاي بي‌کيفيت به دليل خطاي ديد اين‌گونه به نظر مي‌رسند.
اما او بيش از هر چيز مصمم بود سياره نهم منظومه شمسي را پيدا کند. سياره‌اي فرضي به نام ” ايکس ” که در آن زمان بي‌نظمي‌هاي موجود در مدار اورانوس و نپتون، دو غول‌ يخي منظومه شمسي و دورترين سياره‌ها از خورشيد به آن نسبت داده مي‌شد. با اين که هرگز موفق به ديدن چيزي در جستجويش بود نشد اما چند دهه آخر زندگي خود را صرف يافتن آن کرد و در نهايت بعد از چندين بار فروپاشي عصبي در ۶۱ سالگي درگذشت. او حتي فکرش را هم نمي‌کرد که جستجو براي يافتن اين سياره تا سال ۲۰۲۱ – هر چند با اندکي تفاوت- همچنان ادامه داشته باشد.
مسير اشتباه

در وصيت‌نامه‌ لوول يک ميليون دلار به مطالعه براي يافتن سياره ايکس اختصاص داده شده بود. به اين ترتيب رصد خانه او بعد از يک دوره کوتاه دعواي حقوقي با بيوه‌‌‌اش، “کنستانس لوول” به جستجوي خود براي اين سياره ادامه داد.
تنها ۱۴ سال بعد، در روز ۱۸ فوريه ۱۹۳۰ يک ستاره‌شناس جوان حين نگاه کردن به دو تصوير از آسمان‌هاي پرستاره، متوجه لکه کوچکي شد که براي مدتي تصور مي‌شد همان سياره گريزان ايکس است اما او در واقع پلوتو را کشف کرده بود.

در سال ۲۰۰۶، رتبه پلوتو از سياره به سياره کوتوله تنزل يافت تا جستجو‌ها براي سياره نهم دوباره از سر گرفته شود

دانشمندان خيلي زود دريافتد اين سياره‌اي نيست که لوول به دنبالش بود چون به اندازه کافي بزرگ نبود که بتواند نپتون و اورانوس را از مکان درست‌شان در منظومه شمسي خارج کند. پلوتو در واقع کره‌ کوچکي بود که بر حسب اتفاق در آن منطقه قرار داشت.
آخرين ضربه به سياره ايکس در سال ۱۹۸۹ زده شد، وقتي پس از بررسي‌هاي کاوشگر فضايي وويجر۲ مشخص شد سياره نپتون کمي از آنچه همه در ابتدا تصور مي‌کردند سبک‌تر است. با در نظر گرفتن اين نکنه سال‌ها بعد يک دانشمند ناسا با محاسبات خود ثابت کرد بي‌نظمي‌ در مدار سياره‌هاي بيروني مساله‌اي طبيعي بوده است. لوول در واقع به دنبال چيزي بود که اصلا وجود نداشت. در جست‌وجوي علائم حيات در مريخ، “پرسيوال لوول” رصدخانه‌ خود را در شهر فلگستف آريزونا به پا کرد. رصدخانه‌اي که در نهايت موفق به کشف پلوتو شد.
اما اين به معناي پايان مفهوم سياره پنهان نبود. ماموريت کاوشگر ويجر به يک کشف مهم ديگر منجر شد: کمربند کويپر که يکي از بزرگ‌ترين اجزاي منظومه شمسي محسوب مي‌شود، حلقه‌اي متشکل از اجرام يخي است که تا آن سوي مدار نپتون کشيده شده‌اند. اين کمربند به اندازه‌اي وسيع است که تصور مي‌شود صدها هزار جرم با عرض بيش‌تر از ۱۰۰ کيلومتر و نزديک به يک تريليون ستاره دنباله‌‌دار در آن وجود داشته باشد.
دانشمندان خيلي زود فهميدند پلوتو نمي‌تواند تنها جرم بزرگ موجود در محدوده بيروني منظومه شمسي باشد و حتي سياره بودن آن را زير سوال بردند. پس از آن يک جسم آسماني به نام‌ “سدنا” را کشف کردند که جرمش به اندازه ۴۰ درصد پلوتو بود، بعد از آن “کواوار” و “اريس” کشف شدند که اولي نصف پلوتون بود و دومي تقريبا هم اندازه آن. کاملا واضح بود که اخترشناسان به تعريفي جديد نياز داشتند.
در ۲۰۰۶، اتحاديه بين‌المللي ستاره‌شناسي به تنزل درجه پلوتو و ساير اجرام جديد کشف شده از سياره به “سياره‌ کوتوله” راي داد. “مايک براون”، استاد سياره‌شناسي در موسسه فناوري کاليفرنيا که سرپرستي تيم شناسايي اريس را برعهده داشت خود را “مردي که پلوتو را کشت” ناميد. به اين ترتيب سياره نهم ديگر وجود نداشت.
رد پاي يک سياره جديد
اما کشف اين اجرام همزمان به کشف يک سرنخ مهم تازه در مسير جستجوي سياره پنهان منجر شد. سدنا آن طور که همه انتظار داشتند در مداري بيضي‌ شکل دور خورشيد نمي‌گردد. اين سياره کوتوله مسيري عجيب و غيرمنتظره را طي مي‌کند و فاصله‌اش از خورشيد بين حدود ۱۱ ميليارد کيلومتر تا نزديک به ۱۲۵ ميليارد کيلومتر متغير است. مدار اين سيارک به اندازه‌اي پر پيچ و خم است که گردش کامل آن به دور خورشيد ۱۱ هزار سال طول مي‌کشد. آخرين باري که سدنا در مکان کنوني‌اش قرار داشت زماني بود که بشر تازه کشاورزي و مزرعه‌داري را آغاز کرده بود.

نپتون در حال حاضر دورترين سيار‌ه‌اي ست که در منظومه شمسي مشاهده شده، اما ممکن است سياره‌اي ديگر در پس کمربند کويپر پنهان شده باشد

حرکت سدنا به گونه‌ايست که گويي چيزي دارد آن را به زور به دنبال خود مي‌کشد. به اين ترتيب يک جرم فرضي جديد به منظومه شمسي اضافه شد، البته نه مثل آن‌ چيزي که در گذشته تصور مي‌شد. در ۲۰۱۶، همان مايک براوني که به قول خودش پلوتو را کشته بود به همراه “کنستانتين باتيگين” که او هم استاد سياره‌شناسي موسسه فناوري کاليفرنيا است، در مقاله‌اي ايده وجود سياره‌اي غول‌پيکر که ۵ تا ۱۰ برابر زمين است را مطرح کردند.
اين ايده از آنجايي شکل گرفت که محققان ديدند به غير از سدنا، ۶ جرم آسماني ديگر هم در مسيري مشابه کشيده مي‌شوند. سرنخ‌هاي ديگر هم وجود داشت از جمله اين‌که همه اين اجرام دقيقا در يک جهت از محور خود منحرف شده بودند. بنابر محاسبات براون و باتيگين احتمال اين که هر شش جرم با انحراف محوري يکسان دقيقا در يک مسير کشيده شوند،‌ تنها ۰/۰۰۷ درصد است.

در جريان جستجو براي سياره نهم، تلسکوپ سوبارو در هاوايي دورترين جسمي که تاکنون در منظومه شمسي مشاهده شده را رصد کرد. جرمي آسماني که با نام “فارفاراوت” (Farfarout) شناخته مي‌شود

به اعتقاد آن‌ها اين سياره نهم است که با کشش گرانشي خود مدار گردش اين اجرام را از شکل طبيعي خارج کرده‌ است. اجرامي که طي سال‌ها بيشتر هم شده‌اند و تعدادشان به گفته باتيگين به ۱۹رسيده است.
با اين‌که تاکنون هيچ‌کس اين سياره فرضي را نديده اما فرضيه‌هاي زيادي در موردش وجود دارد. از جمله اين که مدار سياره نهم مثل ساير اجرام وراي کمربند کويپر به اندازه‌اي نامنظم است که انتظار مي‌رود دورترين فاصله‌ آن از خورشيد (۹۰ ميليارد کيلومتر)، دو برابر نزديک‌ترين فاصله‌اش از آن (۴۵ ميليارد کيلومتر) باشد. دانشمندان همچنين پيش‌بيني کرده‌اند اين سياره مثل اورانوس و نپتون يخي و داراي هسته‌اي جامد است.
اما منشاء اين سياره سوال ديگري است که هنوز جواب دقيقي برايش وجود ندارد. تا کنون سه فرضيه اصلي در اين باره مطرح شده. اول اين که سياره نهم در همان مکاني شکل گرفته که در حال حاضر در آن پنهان شده است. ايده‌اي که باتيگين آن را رد مي‌کند چون به اين معناست که منظومه شمسي از همان اوايل شکل‌گيري‌ تا مکان دوردستي که اين سياره در آن واقع شده ادامه داشته است.پ

سيارک سدنا مداري غيرمعمول دارد و دليلش مي‌تواند کشش گرانشي يک سياره عظيم کشف‌نشده باشد.

اما يک فرضيه جذاب هم وجود دارد که مي‌گويد سياره نهم در واقع يک سياره بيگانه است که خارج از منظومه شمسي و در اطراف يک ستاره‌ مجاور شکل گرفته و خورشيد آن را دزديده است. باتيگين مي‌گويد:« مشکل چنين داستاني اين است که به همين اندازه احتمال دارد که در رويارويي بعدي سياره را از دست بدهي. بنابراين اين مدلي از نظر آماري با مشکل روبروست.»
فرضيه بعدي ايده‌اي است که باتيگين شخصا به آن علاقه دارد اما خودش مي‌گويد “کاملا بي‌عيب و نقص” نيست. بر اساس اين فرضيه سياره نهم در مراحل ابتدايي شکل‌گيري منظومه شمسي بسيار نزديک‌تر از مکان کنوني‌اش نسبت به خورشيد به وجود آمده اما مشتري و زحل آن را از خورشيد دور کرده و ستاره‌هاي در حال عبور هم مدارش را تغيير داده‌اند.
مخفيگاه نامعلوم
اما سوال بديهي که ذهن‌ها را مشغول مي‌کند اين است که اگر سياره نهم وجود دارد چرا کسي آن را نديده است؟ باتيگين مي‌گويد: «خود من تا پيش از اين که به همراه مايک با استفاده از تلسکوپ شروع به جستجوي اين سياره کرديم، اصلا نمي‌دانستم اين کار چقدر مي‌تواند سخت باشد. دليل سخت بودن اين جستجو اين است که اغلب مطالعات حوزه اخترشناسي روي جستجوي تنها يک سوژه واحد تمرکز ندارند.»
به عنوان مثال اخترشناسان به طور معمول گروهي از اجرام مثل نوع خاصي از سياره را جستجو مي‌کنند که احتمال پيدا کردن‌شان بيشتر است. اما شکار يک سوژه‌ مشخص مثل سياره نهم موضوعي کاملا متفاوت است. باتيگين مي‌گويد: «تنها يک بخش کوچک آسمان اين سياره را در خود جاي داده است.»

تصور هنرمند از سياره‌ي فرضي نهم، جهاني تقريبا داراي جرمي مشابه با جرم نپتون که ممکن است بدليل دوردست بودن در منظومه شمسي کشف نشده باشد.

او علاوه بر اين به سختي رزرو وقت براي استفاده از تلسکوپ هم اشاره دارد: « در واقع در حال حاضر تنها گزينه ما براي يافتن سياره نهم تلسکوپ سوبارو است … تنها يک دستگاه در دسترس است که هر سال شايد سه شب بتوانيم از آن استفاده کنيم.» تلسکوپ غول‌آساي سوبارو که در قله آتشفشان غيرفعال مائوناکيا در هاوايي واقع شده حتي قادر است نور ضعيف دورترين اجرام آسماني را هم ثبت کند.
“باتيگين” مي‌گويد تلسکوپ ورا روبين که در شيلي در دست ساخت است تا چند وقت ديگر به راه مي‌افتد و احتمالا سياره نهم را پيدا خواهد کرد. ورا روبين نسل جديدي از تلسکوپ است که قرار است هر چند شب يک‌بار از تمامي ميدان ديد خود تصويربرداري کند.
يک جايگزين جذاب
با همه اين‌ها يک سناريوي به شدت متفاوت هم وجود دارد که مي‌گويد خبري از سياره نهم نيست و همه چيز زير سر يک سياهچاله است. اين ايده اولين بار توسط “جيمز آنوين”، استاد فيزيک دانشگاه ايلينوي در شيکاگو و جيکوب شولتز، پژوهشگر دوره فوق‌دکترا در دانشگاه تورين مطرح شد. جيمز آنوين مي‌گويد:‌ «تمامي شواهدي که ثابت مي‌کند جرمي آسماني در آن مکان وجود دارد به کشش گرانشي مربوط مي‌شود. اما چيزهاي ديگري هم وجود دارند که مي‌توانند کشش گرانشي توليد کنند و خارق‌العاده‌تر هم هستند.»
يک گلوله کوچک متشکل از ماده تاريک فوق متراکم و يا يک سياهچاله نخستين از جمله جايگزين‌هاي احتمالي مطرح شده براي سياره نهم هستند. آنوين مي‌گويد سياهچاله‌ها از جمله متراکم‌ترين اجرام کائنات هستند بنابراين اين امکان کاملا وجود دارد که يکي از اين سياهچاله‌ها باعث تغيير شکل مدار اجرام دوردست واقع در محدوده بيروني منظومه شمسي باشد.

اما آيا جاي نگراني دارد اگر به جاي يک سياره يخي پاي يک سياه‌چاله در ميان باشد؟
آنوين مي‌گويد هيچ دليلي براي ترس وجود ندارد: « در مرکز کهکشان يک سياهچاله کلان‌جرم وجود دارد، اما ما نگران افتادن منظومه شمسي در آن نيستيم چون در يک مدار ثابت در اطراف آن قرار داريم.» درست است که سياهچاله‌هاي نخستين هر آنچه سر راهشان قرار دارد را به درون خود مي‌کشند اما اين در مورد زمين و ساير سياره‌هاي دروني صدق نمي‌کند چون هرگز به آن نزديک نمي‌شوند. آنوين مي‌گويد:‌ «سياهچاله مثل جاروبرقي نيست.» به اين ترتيب به گفته او براي کسي که روي زمين زندگي مي‌کند، فرق چنداني ندارد که با يک سياره پنهان روبرو باشيم يا يک سياهچاله کشف نشده.
اما نظر باتيگين در مورد احتمال وجود سياهچاله به جاي سياره نهم چيست؟
او مي‌گويد:‌« اين ايده‌اي خلاقانه است … شايد چون استاد سياره‌شناسي هستم روي اين مساله تعصب دارم اما به نظرم سياره‌ها کمي متداول‌تر هستند … » اگر دانشمندان سياره گمشده را پيدا کنند، احتمالا راه براي يافتن سياره‌هاي ديگري که در ساير نقاط کهکشان هستند باز خواهد شد.
تنها زمان مي‌تواند مشخص کند که پژوهش‌هاي جديد موفقيت‌آميزتر از مطالعات لوول خواهند بود يا نه. اما باتيگين اطمينان دارد که اين دو پروژه کاملا با هم فرق دارند: « تمامي طرح‌ها چه از نظر داده‌ها و چه به لحاظ ساز و کار کاملا متفاوت هستند.» در هر صورت، جستجو براي سياره نهم افسانه‌اي تا همين‌جا هم تحول زيادي در شناخت ما نسبت به منظومه شمسي ايجاد کرده. چه کسي مي‌داند تا پيش از اين که جستجوها به پايان برسد، چه چيزهاي ديگري کشف خواهند شد.