کشف شواهد از دو سیاره فراخورشیدی هم‌مدار برای نخستین‌بار

منظومه‌ شمسی را می‌توان محیطی نسبتا بانظم درنظر گرفت. هر سیاره در مسیر خود و در فاصله‌ای مشخص به دور خورشید می‌چرخد یا به عبارتی، سرش به کار خودش است. به نظر می‌رسد اغلب منظومه‌های سیاره‌ای کشف‌شده هم تابع این روند هستند.

اما براساس یک نظریه، دو سیاره می‌توانند مداری مشترک داشته باشند. حالا به نظر می‌رسد این نظریه اثبات شده و ستاره‌شناس‌ها برای اولین بار نشانه‌های وجود دو سیاره در یک مدار را در منظومه‌ای سیاره‌ای در فاصله‌ی ۳۷۰ سال نوری از زمین کشف کرده‌اند. چنین سیاره‌های هم‌مداری در منظومه‌ی شمسی وجود ندارند و تاکنون در اطراف هیچ ستاره‌ای رصد نشده‌ بودند. این یافته در صورت تأیید می‌تواند به بازنگری در مدل‌های سیاره‌ای بینجامد.

در منظومه‌ی شمسی، سیارک‌های هم‌مدار با سیاره‌ها که تروجان هم خوانده می‌شوند، پدیده‌ای رایج هستند. برای مثال، حدود ۱۰ هزار سیارک در مدار سیاره مشتری شناخته شده‌اند و تعداد واقعی آن‌ها می‌تواند به میلیون‌ها عدد برسد. تروجان‌ها در نقاط لاگرانژی جمع می‌شوند؛ مناطقی از مدار که گرانش مشتری و خورشید در حالت توازن قرار دارند. مکان‌های گردهمایی اصلی تروجان‌ها، زاویه‌ی ۶۰ درجه از بالای مشتری در مدار آن و زاویه‌ی ۶۰ درجه پشت سر آن است.

سیاره‌های هم‌مدار در منظومه‌ای شناخته‌شده موسوم به PDS 70 کشف شدند که در گذشته هدف پژوهش‌های متعددی بوده است. دانشمندان در این منظومه برای اولین بار تصاویر مستقیم دو سیاره‌ی فراخورشیدی در حال شکل‌گیری PDS-70b و PDS-70c را مشاهده کردند که از نوع غول گازی نوزاد هستند. از اکتشافات دیگر این منظومه می‌توان به قرص تشکیل‌دهنده‌ی قمر در اطراف پیش‌سیاره‌ی PDS-70c اشاره کرد.

اکنون ستاره‌شناس‌ها با نگاهی دقیق‌تر شواهدی از لکه‌ای کم‌نورتر از یک سیاره‌ را آشکار کردند که مدار مشترکی با PDS-70b دارد. بر اساس محاسبات، این جرم تقریبا دو برابر ماه زمین، جرم دارد. هرچند این لکه سیاره‌ نیست، پژوهشگرها همچنان درباره‌ی موقعیت آن هیجان‌زده هستند.

بالسالوبر روزا و همکاران او با بررسی داده‌های آرشیوی ALMA که از منظومه‌ی PDS 70 بین سال‌های ۲۰۱۵ و ۲۰۱۸ جمع‌آوری شده بودند، به این اطلاعات دست پیدا کردند. گزارش پژوهش آن‌ها در مجله‌ی Astronomy & Astrophysics منتشر شده است.

جرم جدید در نقطه‌ی لاگرانژی قرار دارد. هر منظومه‌ی دوجرمی دارای پنج نقطه‌ی لاگرانژی است. سه نقطه (L1، L2 و L3) هم‌تراز با خط اتصال دو جرم و دو نقطه‌ی (L4 و L5) در راستای مدار جرم کوچک‌تر قرار دارند. این نقاط درواقع، حفره‌هایی فضایی هستند که در آن‌ها برهم‌کنش گرانشی بین دو جرم با نیروز مرکزگرای لازم برای حرکت جرم کوچک‌تر متعادل می‌شود.

به‌گفته‌ی روزا، چه کسی می‌تواند دو دنیا را تصور کند که سال و حتی شرایط سکونت‌پذیری یکسانی داشته باشند؟ پژوهش‌های جدید در واقع اولین شواهد از این نوع دنیا را ارائه می‌کنند. درست مانند سیاره مشتری، می‌توان تصور کرد که یک سیاره دارای مداری مشترک با هزاران سیارک باشد، اما دو سیاره با مداری یکسان کمی گیج‌کننده است.

در حال حاضر، یکی از سیاره‌های هم‌مدار احتمالا ابری غلیظ از غبار است که می‌تواند بعدها به اجزای سازنده‌ی یک سیاره‌ی جدید تبدیل شود. به‌این‌ترتیب نه‌تنها می‌توان احتمال شکل‌گیری تروجان‌های فراخورشیدی، بلکه شکل‌گیری منظومه‌های سیاره‌ای را هم آشکار کرد.

برای مثال تصور می‌شود سیاره‌ی مشتری به مروز زمان تروجان‌های خود را جمع‌آوری کرده و از نقطه‌ای نزدیک به خورشید به نقطه‌ای دورتر منتقل شده است. به نظر می‌رسد این انتقال مدار جرم‌های کوچک‌تر فرانپتونی موسوم به اجرام کمربند کویپر را مختل کرده است. در سال ۲۰۲۱، ناسا کاوشگری به نام لوسی را پرتاب کرد که در سال ۲۰۲۷ مأموریت بررسی شش تروجان سیاره‌ی مشتری را آغاز و شباهت آن‌ها با اجرام کمربند کویپر را بررسی خواهد کرد. بررسی سیاره‌ی مشتری‌مانند PDS-70b می‌تواند به شفاف‌سازی وضعیت مشتری هم کمک کند.

فعلا برای رسیدن به پاسخ باید منتظر باشیم. تیم پژوهشگرها دوباره باید در سال ۲۰۲۶ به منظومه‌ی PDS 70 نگاه کنند تا ببینند آیا لکه‌ی همراه PDS 70b به‌عنوان جرمی هم‌مدار در نقطه‌ی لاگرانژی L5 حرکت می‌کند یا خیر.