معمای دنباله دار ها

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق:

نگارش یافته توسط اکبر نعمتی
این روز ها صحبت از حضور یک دنباله دار در آسمان است دنباله دار شواسمان-واخمان 3 یا P 73 که به ملاقات زمین و خوشید آمده است. دنباله داری که نمایش عجیب غریبی از خود نشان داده است!!! راستی دنباله دارها چیستند و از کجا می آیند؟ در این مقاله به دور دست های منظومه شمسی و سری به محل تولد دنباله دارها میزنیم با ما همراه شوید...

شاید کلمه ستاره دنباله دار را بارها شنیده اید!!! اما این کلمه کاملاً غلط است چون دنباله دار ستاره نیست! دنباله دارها کره های گازی و غباری اند. هنگامی که این کره ی منجمد به خورشید نزدیک می شود، با بخار شدن گازها و غبارها، هاله ای مه آلود آن را احاطه می کند و دمی بلند در اطرافش ایجاد می شود، هر بار که دنباله دار به خورشید نزدیک می شود، مقداری از جرمش را به صورت گاز و غبار بخار شده از دست می دهد. می دانیم که دنباله دار ها روزی خواهند مرد، در مورد چگونگی مرگ آنها نیز اطلاعات زیادی داریم. اما در مورد بوجود آمدنشان چه اطلاعاتی داریم؟
مکان و نحوه شکل گیری دنباله دارها ده ها سال همانند معمایی حل نشده باقی مانده بود. در چند سال اخیر، کشفیات ارزشمندی با کمک تلسکوپ فضایی هابل صورت گرفت که می تواند تا حد زیادی معمای چگونگی و مکان شکل گیری دنباله دارها را حل کند.
کمربند کویی پر

چهار اخترشناس تاکنون 30 جسم کوچک و کم نور را یافته اند که می تواند بهترین مدرک برای وجود کمربند کویی پر باشد.
کمربند کویی پر قرصی است مملو از اجرام دنباله دار مانند که در ورای مدار نپتون به دور خورشید می گردند. وجود آن را اخترشناسی به نام کویی پر پیش بینی کرده بود و دانشمندها مدت ها در جستجوی یافتن اجرامی از آن بودند. اعتقاد بر این است که کمربند کویی پر منبع 140 دنباله دار کوتاه دوره است که در مدتی کمتر از 20 سال به دور خورشید می گردند. از وقتی که گروه کاوشگران تلسکوپ فضایی هابل 30 عضو از گویهای یخی کمربند کویی پر را در بخش کوچکی از فضا کشف کردند، محاسبه شده است که حداقل 200 میلیون (و شاید بسیار بیشتر) از این اجرام، در آن ناحیه سرد وجود دارند. این ها هسته دنباله دارها هستند. و زمانی که به سوی خورشید رانده می شوند بر اثر گرمای آن، دمی از غبار و بخار در خلاف جهت خورشید ایجاد می شود.

یافتن مدارکی مبنی بر وجود کمربند کویی پر بسیار مهم است. از زمان کشف سیارک ها در حدود 200 سال پیش، این اجرام نخستین جمعیت مستقل در منظومه شمسی را تشکیل می دهند که تاکنون یافته ایم. در اطراف برخی از ستاره های نزدیک به ما، از جمله بتا-سه پایه و نسر واقع، قرص هایی غباری کشف شده است. از آنجایی که کمربند کویی پر ظاهراً شبیه این قرص ها است، می توان نتیجه گرفت که نحوه شکل گیری سیاره ها در ستاره های مختلف هم تقریباً یکسان است.
این فرضیه که کمربند از مواد در آن سوی مدار نپتون به دور خورشید می گردد. قدمتی بیش از نیم قرن دارد. در سال 1328/1949 اخترشناسی بریتانیایی به نام اجوورت دریافت که منظومه شمسی نمی تواند در مدار نپتون خاتمه یابد. دو سال بعد، اخترشناسی هلندی به نام جرارد کویی پر این نظریه را چنین تکمیل کرد: " تعداد زیادی جسم بسیار کوچک (که در آن زمان با هیچ تلسکوپی قابل مشاهده نبود.) در مداری فراتر از مدار نپتون به دور خورشید می گردد. محدوده این اجرام ناشناخته را "کمربند کویی پر ( The Kuiper Belt )" نامیدند.
کویی پر به دنبال یافتن سرچشمه دنباله دارها نبود، بلکه توزیع مواد را در منظومه شمسی بررسی می کرد. اخترشناس هلندی دیگری به نام یان اوورت، این نظریه را ارائه کرد که کره ای شامل تعداد زیادی دنباله دار منظومه شمسی را احاطه کرده است که سرچشمه اصلی دنباله دارها است. این منطقه را ابر اوورت می نامند. کمربند کویی پر در فاصله 35 تا چند صد واحد نجومی از خورشید قرار گرفته است. در حالی که ابر اوورت بسیار دورتر از آن است و در فاصله ای بین 20000 تا 100000 واحد نجومی قرار دارد. (یک واحد نجومی به فاصله بین زمین و خورشید می گویند که برابر 149598000000 متر است .)

برای مقایسه باید گفت که نپتون تقریبا 30 واحد نجومی و پلوتو تقریبا 39 واحد نجومی از خورشید فاصله دارند.
استدلال اوورت جنین بود: دنباله دارهایی که دوره تناوب مدارشان 20 سال یا بیشتر است از تمام جهات به سوی خورشید می آیند، بنابراین منبع شان می باید کره ای پیرامون خورشید باشد، و از آنجایی که مدار این دنباله دارها بسیار کشیده است، می توان نتیجه گرفت که این کره می باید بسیار دور باشد.
در سال 1350/1980 یک ستاره شناس اروگوئه ای به نام خولیو فرناندز پیشنهاد مشابهی را برای دنباله دارهای با دوره تناوب کمتر از 20 سال ارائه داد. او دریافت که این دنباله دارها، برخلاف نوعشان در ابر اوورت، در صفحه منظومه شمسی حرکت می کنند. این موضوع نشان می دهد که منبع آن ها نمی تواند ابری کروی باشد، بلکه قرصی سوراخی در مرکزش دارد که تمام منظومه شمسی تا مدار نپتون را در خود جای داده است. به این ترتیب فرناندز متوجه شد که منبع دنباله دارهای کوتاه دوره همان کمربندی است که پیش از این اجوورت و کویی پر با مدارکی متفاوت پی به وجودش برده بودند.

هال لویسون از اعضای تیم تلسکوپ فضایی هابل می گوید: "کامپیوتری که در سال 1350/1980 از آن استفاده می کردند بسیار ابتدایی بود به همین علت قرناندز نتوانست مدل قرص کویی پر را به خوبی بازسازی کند. " در سال 1367/1988 اسکات ترمین از دانشگاه تورنتو و همکارانش مارتین دانکان و تامس کویین توانستند مدل کامپیوتری کارآمدی بسازند. این مدل نشان می داد که اغلب دنباله دارهای کوتاه دوره از قرص یا کمربند کویی پر سرچشمه می گیرند. اما هنوز هیچ عضوی از این کمربند مشاهده نشده بود تا اخترشناسان متقاعد شوند چنین چیزی وجود دارد.
خانم جین لو از دانشگاه هاروارد با کمک سیاره شناسی به نام دیوید جیویت از دانشگاه هاوایی نخستین کسانی بودند که به جستجو برای یافتن اعضا کمربند کویی پر پرداختند. لو می گوید: "ما کارمان را از سال 1366/1987 آغاز کردیم، هدف اصلی ما این بود که ببینیم آیا فضای آن سوی سیاره ها خالی است یا نه، و چرا؟ من تمام مقاله های کویی پر و دیگران را خواندم، و به نظر می رسید جسمی در آن سوی نپتون نباشد. ما کاوشمان را چندین سال به طور متناوب ادامه دادیم، زیرا نمی توانستیم تمام وقت تلسکوپ را بگیریم. هیچکس بجز ما واقعاً به وجود این اجرام معتقد نبود!."
در تابستان سال 1372/1992، لو و جیوت پنج شب آسمان را با تلسکوپ 2/2 متری دانشگاه هاوایی رصد کردند. در شب دوم، هنگامی که تصویر بارکه ای از آسمان را با تصویر شب اول آن مقایسه می کردند، نقطه ای نورانی یافتند که در تصویر شب دوم کمی جا به جا شده بود. در تصاویری که شب های بعدی که از این منطقه ی آسمان گرفتند، این نقطه به اندازه تار مویی تغییر مکان می داد. لو می گوید:" ما بسیار محتاط بودیم، بنابراین سه شب دیگر هم به جستجوی آن پرداختیم."
لو و جیویت فاصله این جسم تازه را در حدود 44 واحد نجومی (فراتر از مدار نپتون) محاسبه کردند. قطر آن در حدود 200 کیلومتر و مدارش تقریباً دایره ای بود. این اولین عضو کمربند کویی پر بود که کشف شد و نام آن را 1992QB1 گذاشتند. چند ماه بعد، لویی و جیویت جسم دیگری را تقریباً با همان اندازه در این ناحیه یافتند و 1993FW نامیده شد. از آن پس حدود 20 عضو دیگر از این مجموعه یافتند که اگر یافته های دیگر گروه ها را به آن ها اضافه کنیم تهدادش به 28 می رسد. لو تخمی می زند احتمالا" در حدود 35000 جسم با این اندازه در نواحی بیرونی منظومه شمسی وجود دارد.