۲۰ سال پس از حذف «پلوتو»، چرا هنوز نمی‌دانیم دقیقاً چه چیزی «سیاره» است؟

۲۰ سال پس از حذف پلوتو از فهرست سیارات، کشف هزاران سیاره فراخورشیدی باعث شده تعریف رسمی «سیاره» دوباره زیر سؤال برود؛ اخترشناسان اکنون پیشنهاد‌هایی برای بازتعریف این واژه مطرح کرده‌اند که می‌تواند تعریف سیاره را از منظومه شمسی فراتر ببرد.

کد خبر: ۴۴۰۲۲۰

تاریخ : ۰۲ شهريور ۱۴۰۵ - ۱۷:۱۵

نوشته

شهرآرانیوز؛ ستاره‌ای را تصور کنید که حدود نیمی از جرم خورشید را دارد و با نوری سرخ و کم‌فروغ می‌درخشد. جرمی عظیم به نام کوتوله قهوه‌ای در مداری ۵ هزار ساله به دور آن حرکت می‌کند؛ جرمی که بسیار سنگین‌تر از یک سیاره است، اما جرم کافی برای تبدیل‌شدن به یک ستاره را ندارد.

منظومه شمسی ما هیچ نمونه‌ای شبیه کوتوله قهوه‌ای ندارد، اما ماجرا از اینجا پیچیده می‌شود. جرمی گازی تقریباً هم‌اندازه مشتری هر ۱۷۱ روز یک‌بار به دور این کوتوله قهوه‌ای می‌چرخد. حالا سؤال این است: این جرم را چه باید نامید؟ یک قمر؟ یک سیاره؟ یا چیزی کاملاً متفاوت؟

وقتی این منظومه که ستاره مرکزی آن CD-۳۵، ۲۷۲۲ نام دارد، ماه گذشته معرفی شد، اخترشناسان خودشان هم پاسخ روشنی برای این سؤال نداشتند.

۲۰ سال پیش، پژوهشگران اتحادیه بین‌المللی نجوم (IAU) با مشکل مشابهی روبه‌رو شدند؛ زمانی که برای نخستین‌بار تلاش کردند واژه «سیاره» را به‌طور رسمی تعریف کنند. یک سال پیش از آن، جرمی یخی و بزرگ‌تر از «پلوتو» در بخش‌های بیرونی منظومه شمسی کشف شده بود. اخترشناسان برای جلوگیری از اضافه‌شدن دنیا‌های بیشتری به فهرست سیارات که دانش‌آموزان باید حفظ می‌کردند، تصمیم گرفتند جایگاه پلوتو را به سیاره کوتوله کاهش دهند؛ تصمیمی که هنوز هم مخالفانی دارد.

در دو دهه گذشته، با کشف اجرام عجیب و بیشتری در کیهان، مشکل حتی پیچیده‌تر شده است؛ از جمله همین منظومه سه‌لایه‌ای که در اطراف CD-۳۵، ۲۷۲۲ قرار دارد. با وجود این مجموعه متنوع از اجرام، بسیاری از پژوهشگران همچنان امیدوارند روزی بتوانند روشی ساده و دقیق برای تشخیص اینکه چه چیزی سیاره است و چه چیزی سیاره نیست، ارائه کنند.

طبق گزارش نشنال جئوگرافیک، ژان-لوک مارگو، اخترشناس دانشگاه کالیفرنیا در لس‌آنجلس، می‌گوید: «در هر حوزه دیگری، دانشمندان اصطلاحاتی را که برای کارشان لازم دارند تعریف کرده‌اند. ما می‌دانیم «مثلث» چیست، می‌دانیم «ویروس» چیست. همچنان برایم عجیب است که اخترشناسان هنوز نتوانسته‌اند تعریف دقیقی از واژه سیاره ارائه کنند.»

چگونه «پلوتو» ابتدا سیاره شد و سپس به سیاره کوتوله تبدیل شد؟

برای بیشتر تاریخ بشر، سیارات صرفاً نقاط نورانی در آسمان بودند که برخلاف ستارگان حرکت می‌کردند. واژه امروزی «سیاره» نیز از واژه یونانی planētēs به معنای «سرگردان» گرفته شده است.

پس از اختراع تلسکوپ در اوایل قرن هفدهم، دانشمندان متوجه شدند این اجرام سرگردان در واقع اجرام آسمانی هستند که مانند زمین به دور خورشید می‌گردند. آن‌ها حتی موفق به کشف سیاراتی شدند که با چشم غیرمسلح دیده نمی‌شدند؛ «اورانوس» در سال ۱۷۸۱ و «نپتون» در سال ۱۸۴۶.

«پلوتو» بعد‌ها به این فهرست اضافه شد. این جرم دوردست در سال ۱۹۳۰ توسط اخترشناس آمریکایی کلاید تامبا کشف شد.

برای تقریباً یک قرن، کتاب‌های درسی توضیح می‌دادند که منظومه شمسی ۹ سیاره دارد. اما با آغاز هزاره جدید، اخترشناسان دریافتند «پلوتو» تنها نیست. هزاران جرم یخی دیگر نیز در نزدیکی آن و در منطقه‌ای به نام «کمربند کویپر» به دور خورشید می‌گردند.

در سال ۲۰۰۵، گروهی از اخترشناسان ابزار‌های خود را به فراتر از «پلوتو» معطوف کردند و جرمی یخی را کشف کردند که قطرش اندکی از «پلوتو» کوچک‌تر، اما جرمش حدود ۲۵ درصد بیشتر بود.

پژوهشگران که می‌دانستند این کشف چه دردسری ایجاد خواهد کرد، نام آن را «اریس» (Eris)، برگرفته از نام الهه اختلاف و کشمکش در اساطیر یونان، گذاشتند.

اکنون اخترشناسان با یک دوراهی جدی مواجه بودند: آیا «اریس» را باید یک سیاره می‌دانستند؟ اگر چنین بود، تکلیف دیگر اجرام یخی کمربند کویپر چه می‌شد؟ مرز میان سیاره و غیرسیاره دقیقاً کجا قرار داشت؟

تعریف رسمی سیاره چه می‌گوید؟

اتحادیه بین‌المللی نجوم، که مرجع رسمی چنین طبقه‌بندی‌هایی است، در بیست‌وششمین مجمع عمومی خود در پراگ، در سال ۲۰۰۶، تعریفی برای سیاره ارائه کرد.

بر اساس این تعریف، یک سیاره باید سه ویژگی داشته باشد:

به دور خورشید بچرخد.

آن‌قدر جرم داشته باشد که گرانش خودش آن را تقریباً کروی کند.

آن‌قدر بر محیط مداری خود تسلط گرانشی داشته باشد که اجرام مشابه، مانند سیارک‌ها و قطعات سنگی، را از اطراف مدار خود پاک کرده باشد.

این قطعنامه تصویب شد و پس از آن، قطعنامه دیگری نیز برای ایجاد طبقه جدیدی به نام «سیاره کوتوله» برای «پلوتو» و اجرام مشابه به تصویب رسید.

تصمیم اتحادیه بین‌المللی نجوم با اعتراض عمومی گسترده‌ای مواجه شد. حتی کودکان هفت‌ساله نامه‌های اعتراضی برای افلاک‌نما‌ها می‌فرستادند و هنوز هم برخی پژوهشگران حرفه‌ای نسبت به سیاره سابق شماره نهم منظومه شمسی احساس نوستالژی دارند.

آلیس زورلو، اخترفیزیکدان دانشگاه «دیه‌گو پورتالس» در شیلی، که هنگام رأی‌گیری دانشجوی دوره کارشناسی بود، می‌گوید: «در مدرسه یاد می‌گیرید که ۹ سیاره وجود دارد و آخرین آن‌ها پلوتو است. من نتیجه را می‌پذیرم، اما هنوز از این بابت ناراحتم. "پلوتو" برای من همیشه یک سیاره خواهد بود.»

{$sepehr_key_242166}

تعریف سیاره فقط برای منظومه شمسی مناسب است

مشکل تعریف سال ۲۰۰۶ فقط به احساسات مربوط به «پلوتو» محدود نمی‌شود. یکی از مشکلات جدی این است که تعریف IAU مستقیماً به خورشید اشاره می‌کند و در نتیجه حدود ۶ هزار دنیایی را که دانشمندان در اطراف ستارگان دیگر کشف کرده‌اند، در بر نمی‌گیرد.

در سال ۲۰۱۸، اتحادیه بین‌المللی نجوم یک تعریف کاری جداگانه برای سیارات فراخورشیدی ارائه کرد.

بر اساس آن تعریف، یک سیاره فراخورشیدی باید به دور یک ستاره، کوتوله قهوه‌ای یا بقایای یک ستاره مانند کوتوله سفید بچرخد. همچنین جرم آن باید کمتر از ۱۳ برابر جرم مشتری و دست‌کم ۲۵ برابر کمتر از جرم ستاره مادر باشد.

در نهایت، این اجرام نیز باید آن‌قدر نفوذ گرانشی داشته باشند که بتوانند محیط اطراف مدار خود را از اجرام مشابه پاک کنند.

با این حال، اخترشناسان همچنان درباره هر دو تعریف اختلاف نظر دارند.

برخی معتقدند سقف جرمی ۱۳ برابر مشتری بیش از حد سخت‌گیرانه است. برخی دیگر می‌گویند شرط «پاک‌سازی مدار» به اندازه کافی دقیق نیست.

راوی کومار کوپارا‍پو، دانشمند علوم سیاره‌ای در مرکز پرواز فضایی گادرد ناسا، می‌گوید: «حتی زمین یا مشتری هم مدار خود را کاملاً پاک نکرده‌اند.»

برای مثال، در نزدیکی مدار زمین و مشتری نیز می‌توان مجموعه‌هایی از سیارک‌ها را پیدا کرد.

اجرام سرگردان و مشتری‌های دوتایی، تعریف سیاره را پیچیده‌تر می‌کنند

رصدخانه‌ها همچنین اجرامی عجیب کشف کرده‌اند که با تعریف‌های فعلی به‌راحتی قابل طبقه‌بندی نیستند. برای نمونه، سیارات سرگردان ابتدا در اطراف یک ستاره شکل گرفته‌اند، اما بعد‌ها بر اثر نیرو‌های گرانشی از منظومه خود خارج شده و آزادانه در فضا سرگردان شده‌اند.

دسته دیگری از اجرام موسوم به اشیای دوتایی هم‌اندازه مشتری (JuMBOs) نیز شامل جفت‌هایی از اجرام بسیار بزرگی هستند که به دور یکدیگر می‌چرخند و ممکن است کوچک‌ترین کوتوله‌های قهوه‌ای باشند که می‌توانند شکل بگیرند.

اما آیا این اجرام را باید سیاره دانست؟ پاسخ روشنی وجود ندارد. کوین مایکل هوی، دانشجوی دکترا در دانشگاه دیه‌گو پورتالس، می‌گوید: «ما تعریف IAU را داریم که می‌توان به آن استناد کرد، اما فکر نمی‌کنم واقعاً کسی طرفدار پر و پا قرص آن باشد. هرچه سیارات بیشتری کشف می‌کنیم، مرز‌ها مبهم‌تر می‌شوند.»

این قمر نیست؛ یک «اگزوسَتِلایت» است؟

در چنین شرایطی، منظومه CD-۳۵، ۲۷۲۲ وارد داستان می‌شود. این منظومه حدود ۷۳ سال نوری از زمین فاصله دارد و در صورت فلکی کبوتر قرار گرفته است. کوتوله قهوه‌ای همراه این ستاره در سال ۲۰۱۱ کشف شد.

مدار بسیار طولانی آن باعث می‌شود کوتوله قهوه‌ای در برخی مواقع صد‌ها برابر فاصله زمین تا خورشید از ستاره مادر دور باشد.

از آنجا که ابزار‌های رصدی می‌توانند نقطه بسیار کم‌نور کوتوله قهوه‌ای را در کنار جرم اصلی آن تشخیص دهند، این منظومه به محیط مناسبی برای جست‌وجوی اجرام دیگر تبدیل شد.

از سال ۲۰۲۳، زورلو، هوی و همکارانشان تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) در شیلی را به سمت کوتوله قهوه‌ای نشانه گرفتند و طی چند سال آن را زیر نظر گرفتند.

به‌تدریج، مشاهدات نشان دادند این جرم دچار لرزش منظم و دوره‌ای می‌شود؛ نشانه‌ای از اینکه یک جرم کوچک‌تر در حال کشیدن گرانشی آن است.

زورلو می‌گوید: «در همان ابتدا نمی‌توانستم باور کنم.»

با جمع‌آوری داده‌های بیشتر، سیگنال واضح‌تر شد و مشخص کرد جرمی در ابعاد مشتری واقعاً به دور کوتوله قهوه‌ای می‌گردد. اکنون تیم پژوهشی با یک مشکل جدید مواجه بود: این دنیای تازه را چه باید نامید؟

آن‌ها ابتدا اصطلاح «اگزومون» (Exomoon) یا «قمر فراخورشیدی» را در نظر گرفتند؛ مشابه اصطلاح «اگزوسیاره» برای سیارات خارج از منظومه شمسی.

اما برخی همکاران با نامیدن جرمی تقریباً هم‌اندازه مشتری به عنوان «قمر» مشکل داشتند؛ بنابراین پژوهشگران در نهایت اصطلاح «اگزوسَتِلایت» (Exosatellite) را انتخاب کردند.

هوی می‌گوید این نام راهی مبهم برای جلوگیری از درگیر شدن با کسانی است که اگر این جرم را «قمر» بنامند ناراحت می‌شوند؛ و همچنین کسانی که اگر آن را «سیاره» بنامند اعتراض خواهند کرد.

با این حال، خود او نیز می‌پذیرد که این نام ممکن است تنها یک راه‌حل موقت باشد تا زمانی که جامعه علمی درباره نام مناسب برای یک جرم غول‌پیکر که به دور یک کوتوله قهوه‌ای در مدار یک ستاره می‌گردد، تصمیم بگیرد.

در یک نظرسنجی که هوی در یک کنفرانس سیارات فراخورشیدی در پرتغال از کمی بیش از ۱۰۰ اخترشناس انجام داد:

۵ درصد آن را قمر دانستند؛

۲۰ درصد آن را سیاره دانستند.

حدود ۶۰ درصد اصطلاح «اگزوسَتِلایت» را ترجیح دادند.

تلاش برای اصلاح تعریف سیاره

مشکل تعیین اینکه چه چیزی سیاره یا سیاره فراخورشیدی محسوب می‌شود، همچنان حل نشده است. مارگو تلاش کرده است مفهوم «تسلط گرانشی کافی برای پاک‌سازی مدار» را دقیق‌تر کند.

او و دو همکارش در سال ۲۰۲۴ روشی برای اندازه‌گیری کمّی این ویژگی ارائه کردند که جرم جرم آسمانی و فاصله آن از ستاره مرکزی را در نظر می‌گیرد.

به جای اینکه انتظار داشته باشیم تمام ذرات گردوغبار و اجرام کوچک از مدار یک سیاره ناپدید شوند، این روش اجرامی را سیاره محسوب می‌کند که قدرت گرانشی کافی برای کنار زدن اجرام رقیب در طول زمان داشته باشند.

وقتی این محاسبات روی اجرام منظومه شمسی اعمال شد، تفاوت مشخصی میان اجرامی مانند عطارد و مشتری و اجرامی مانند پلوتو و اریس مشاهده شد.

این روش همچنین تمام سیارات فراخورشیدی شناخته‌شده را در دسته سیارات قرار می‌دهد. به گفته مارگو، حتی «اگزوسَتِلایت» موجود در منظومه CD-۳۵، ۲۷۲۲ نیز بر اساس این معیار می‌تواند یک سیاره محسوب شود.

اما سیارات سرگردان و JuMBO‌ها در این تعریف قرار نمی‌گیرند، زیرا به دور ستاره‌ها، کوتوله‌های قهوه‌ای یا بقایای ستاره‌ای نمی‌چرخند.

مارگو و همکارانش پیشنهاد کردند اتحادیه بین‌المللی نجوم این تعریف را در مجمع عمومی سال ۲۰۲۴ در کیپ‌تاون آفریقای جنوبی بررسی کند؛ اما این اتفاق نیفتاد. شاید دلیل آن تجربه‌ای باشد که اتحادیه از ماجرای «پلوتو» به دست آورده است.

مارگو با شوخی می‌گوید: «۲۰ سال گذشته، اما احتمالاً هنوز در میان مدیران IAU نوعی آسیب روانی از آن ماجرا وجود دارد.»

پژوهشگران هنوز تصمیم نگرفته‌اند که تعریف خود را برای مجمع عمومی بعدی IAU در سال ۲۰۲۷ در رم ایتالیا دوباره ارائه کنند یا نه.

پس واقعاً سیاره چیست؟

علم بر پایه دسته‌بندی و طبقه‌بندی بنا شده است؛ اینکه یک چیز را از چیز دیگر جدا کنیم. شاید همین موضوع توضیح دهد که چرا بحث درباره تعریف سیاره تا این اندازه احساسات برانگیخته و چرا هنوز پایان نیافته است.

هر بار که اخترشناسان جرم جدیدی را در کیهان پیدا می‌کنند، یکی از نخستین پرسش‌هایی که خود آن‌ها و حتی مردم مطرح می‌کنند این است:

«آیا این یک سیاره است؟»

مارگو می‌گوید:

«اگر تعریف رضایت‌بخشی نداشته باشیم، نمی‌توانیم به این سؤال پاسخ بدهیم.»