نتایج شبیه‌سازی‌های جدید: سیاره نهم احتمالا اصلاً سیاره نیست

در بخش خارجی منظومه شمسی، دور از گرما و نور خورشید، همه چیز اندکی عجیب و غریب است. در این بخش، خوشه‌هایی از سنگ‌ها در مدارهای عجیبی می‌چرخند. برخی ستاره‌شناس‌ها این رفتار عجیب را به وجود سیاره‌ای نادیده و عظیم مرتبط می‌دانند که در حاشیه‌های منظومه شمسی مخفی شده است.

تاکنون جستجوی سیاره فرضی نهم به دلایل زیاد بی‌نتیجه مانده است. یکی از این دلایل عجیب می‌تواند این باشد که سیاره نهمی وجود ندارد و هرگز وجود نداشته است؛ اما در این صورت چگونه می‌توان مدار عجیب اجرام یادشده را توجیه کرد؟ مقاله‌ای جدید راه‌حلی احتمالی دارد: ستاره‌ای بیگانه.

البته ستاره‌ی یادشده حالا در منظومه شمسی نیست. بلکه زمانی حدود میلیاردها سال پیش احتمالا از نزدیکی منظومه شمسی عبور کرد،  مدار اجرام واقع در بخش خارجی منظومه شمسی را برهم‌زد و آن‌ها را به مسیرهایی عجیب فرستاد. برخی از این اجرام خارجی احتمالا در نهایت در فاصله نزدیکی از خورشید قرار گرفتند و حالا به قمرهای تبدیل شده‌اند که توسط سیاره‌های غول‌پیکر به دام انداخته شدند.

گروهی از اخترفیزیک‌دان‌ها به رهبری سوزان فالزنر به نتیجه‌گیری فوق رسیدند. آن‌ها برای بررسی تأثیر ستاره‌هایی با جرم و فاصله‌ی متفاوت بر بخش خارجی منظومه شمسی، شبیه‌سازی‌های کامپیوتری را اجرا کردند. آمیت گوویند یکی از اخترفیزیکدان‌ها توضیح می‌دهد:

بهترین نتیجه‌‌ی سازگار برای بخش خارجی منظومه شمسی در شرایط کنونی که با شبیه‌سازی‌ها به آن رسیدیم، ستاره‌ای اندکی سبک‌تر از خورشید با حدود ۰٫۸ جرم خورشیدی بود.  این ستاره از فاصله‌ی ۱۶٫۵ میلیارد کیلومتری خورشید که ۱۱۰ برابر فاصله بین زمین و خورشید و اندکی کمتر از چهار برابر فاصله‌ی نپتون، خارجی‌ترین سیاره منظومه شمسی است، عبور کرد.

بخش زیادی از مواد داخل منظومه شمسی در یک آرایش دیسک کمابیش تخت قرار گرفته‌اند. وقتی خورشید در حدود ۴٫۶ میلیارد سال پیش ستاره‌ی نوزادی در حال چرخش بود، مواد حاصل از ابر گاز اطرافش به دور آن چرخیدند و باعث رشدش شدند. به‌مرورزمان این مواد چرخشی در یک دیسک مسطح شدند. این دیسک شباهت زیادی به توپ خمیر پیتزایی داشت که با چرخش به‌صورت تخت درمی‌آید.

موادی که خورشید نبلعیده بود، بعدا منظومه شمسی و تمام سیاره‌ها و سیارک‌ها و قمرها را شکل دادند. از آنجا که هیچ اتفاق مخرب بزرگی برای منظومه شمسی رخ نداد، دیسک کمابیش به  همان محل قرارگیری سیاره‌ها، سیارک‌ها و قمرها گفته می‌شود.  

با این‌حال بخش خارجی منظومه شمسی متفاوت است. مجموعه‌ای از سنگ‌ها در آن سوی نپتون به دور خورشید می‌چرخند که به آن‌ها اجرام فرانپتونی یا TNO می‌گویند.  این اجرام در زاویه‌هایی بسیار شیب‌دار می‌چرخند. برخی از این زاویه‌ها به‌قدری شدید هستند که گویی جرم به‌جای استوا در مدار قطب‌های خورشید می‌چرخد.

به گفته‌ی برخی دانشمندان، مدار برخی اجرام فرانپتونی منطبق با تأثیر گرانشی سیاره‌ای تا پنج برابر جرم زمین است. فضا مملو از اجرام است و هرچند امروزه تقریبا هیچ ستاره‌ای در فاصله بسیار نزدیک از خورشید قرار ندارد، شاید در گذشته ستاره‌های بیشتری در نزدیکی منظومه ما بودند؛ زیرا ستاره‌ها معمولا از ابرهایی مشترک متولد می‌شوند و زندگی خود را در محیط‌های نسبتا شلوغ آغاز می‌کنند.

فالزنر و همکارانش بیش از سه‌هزار شبیه‌سازی را اجرا کردند. آن‌ها ستاره‌های مختلف و فاصله‌ی عبورشان از منظومه‌ی شمسی را اندکی دستکاری و نتایج را با مدارهای شناخته‌شده‌ و هم‌مرکز خوشه‌های TNO مقایسه کردند. براساس یافته‌ها،  ستاره‌ای اندکی کوچک‌تر از خورشید که از بخش خارجی منظومه شمسی گذشت، می‌تواند عامل ایجاد مدارهای درهم‌ریخته‌ی اجرام این منطقه باشد.

عبور ستاره‌ی یادشده باعث ایجاد مدارهای عجیب اجرامی مثل 2008 KV42 و 2011 KT19 شده است که در خلاف جهت سیاره‌ها با زاویه تقریبا عمود می‌چرخند. این اجرام عامل شکل‌گیری نظریه‌هایی درباره سیاره نهم بودند. همچنین بر اساس شبیه‌سازی‌ها، تا ۷٫۲  درصد ازجمعیت اصلی TNO به سمت خورشید در جهت داخل منظومه شمسی حرکت کرده‌اند. سیمون پورتگیس زوارت از دانشگاه لیدن هلند می‌گوید:

برخی از این اجرام احتمالا توسط غول‌های گازی به دام افتاده و به قمر آن‌ها تبدیل شده‌اند. این پدیده نشان می‌دهد چرا سیاره‌های خارجی منظومه‌ی شمسی دو نوع قمر متفاوت دارد.

پژوهش جدید هنوز با نتیجه‌گیری قطعی فاصله دارد. دلایل زیادی در توضیح اینکه چرا هنوز سیاره نهم را رصد نکرده‌ایم، وجود دارد. در وهله‌ی اول این سیاره‌ی احتمالی بسیار کم‌نور و بسیار دور است. همچنین داده‌های کافی را در اختیار نداریم؛ زیرا به سختی می‌توان اجرام دور از خورشید را رصد کرد، بنابراین داده‌های موجود احتمالا حاصل سوگیری در انتخاب هستند که تنها به داده‌های موجود با فناوری فعلی محدود هستند.   

با این‌حال، ایده‌ی پرواز ستاره از کنار منظومه شمسی غیرمحتمل نیست، بلکه راه‌حلی منظم است. به گفته‌ی فالزنر، زیبایی این مدل در سادگی‌اش است؛ زیرا می‌تواند تنها با اشاره به یک دلیل به پرسش‌های بی‌پاسخ زیادی دربار‌ه منظومه شمسی پاسخ دهد.  

یافته‌های پژوهش در دو مقاله در مجله‌های Nature Astronomy و The Astrophysical Journal Letters منتشر شده‌اند.