مبدا سیارات فراخورشیدی
امروزه جستجو برای حیات در سیارات فراخورشیدی و یافتن زندگی در خارج از کره زمین به یکی از داغ ترین و مهمترین مباحث اخترشناسی تبدیل شده است. ما حقیقتاً در محدوده زمانیه بسیار مهمی برای تحقیق پیرامون سیارات فراخورشیدی قرار گرفته ایم.
تنها 20 سال قبل بود که اولین سیاره در خارج از منظومه شمسی ما کشف شد و 16 سال قبل وجود یکی از آنها در اطراف ستاره میزبان به اثبات رسید. علاوه بر این هر روزه نشانه های جدیدی از وجود اتمسفر و شرایط حیات در بسیاری از این سیارات بدست می آید که این نشانه ها با سرعت چشمگیری در حال افزایش می باشند. حجم این داده ها به اندازه ای زیاد است که اخترشناسان را قادر ساخته تا حتی درباره چگونگی تشکیل و پیدایش این سیارات نیز نظریات قابل قبول و استنتاج هایی را ارائه دهند.
بطور کلی ، دو روش برای تشکیل سیارات وجود دارد. اولین روش از طریق بهم پیوستگی است که در آن ستاره و سیاره از فروپاشی گرانشی مستقل از یکدیگر تشکیل می شوند اما بحدی نزدیک هم هستند که نیروی جاذبه متقابل آنها را در مدار به هم می پیوندد.
دومین روش که منظومه شمسی ما نیز از همان طریق بوجود آمده است ، روش دایره ای (دیسک) است. در این روش ماده از یک دیسک باریک اطراف پیش ستاره متلاشی می شود تا سیاره را تشکیل دهد. هر یک از این فرایند ها مجموعه متفاوتی از پارامترها را دارند که اخترشناسان را قادر می سازد تا با بررسی اثرات بجا مانده از آنها، به آن پی ببرند.
با اینحال بر اساس مقاله جدیدی که از "هلموت ابت" از رصدخانه ملی "کت پیک" به چاپ رسیده، چنین اظهار می نماید که با توجه به نمونه برداری های اولیه ما از پیدایش سیارات فراخورشیدی، پیدایش منظومه شمسی نمونه کمی عجیب و غریبی به نظر می رسد.
یک سیاره فراخورشیدی سیارهای است که خارج از سامانه خورشیدی قرار دارد. تا سال 2009تعداد 373 سیاره فراخورشیدی یا به قولی 407 سیاره کشف شدهاند. در میان سیارههای فراخورشیدی نمونههای شگرفی دیده میشوند، برای نمونه سیارهای مشابه به سیاره کوروت-7بی (COROT-7b) در 260 سال نوری از زمین وجود دارد که سرعت گردش آن بهدور ستاره مادرش چنان بالاست که هر سال در این سیاره تنها سه روز بهدرازا میکشد.
دانشمندان بر این باورند که سیارههای بیشماری بوده یا هستند که توسط ستاره خود فروبلعیده شده یا از مدار و منظومه خود به بیرون پرت شده و در فضای خالی سرگردان گشتهاند.
اولین پارامتری که این دو روش تشکیل را تمایز می دهد، همان گریز از مرکز می باشد.Abt برای ایجاد یک سطح پایه در مقایسه، ابتدا توزیع نیروی گریز از مرکز را برای 188 ستاره دوتایی طرح ریزی کرده و پس از آن ، آنرا با تنها سیستم شناخته شده ای که با همان طرح (منظومه شمسی ما) ، یعنی از طریق روش دیسک تشکیل شده است مقایسه می کند. این تحقیق نشان داد که اکثریت ستارگان دارای مداراتی با نیروی گریز از مرکز پایین می باشند، و با افزایش نیروی گریز از مرکز این درصد به آرامی کاهش می یابد. در منظومه شمسی ما که تنها یک سیاره در آن (پلوتو) نیروی گریز از مرکزی بزرگتر از 0.2 دارد ، این توزیع کاهش یافته و بسیار شیب دار خواهد بود. هنگامیکه Abt توزیع برای 379 سیاره را با نیروی گریز از مرکز شناخته شده ایجاد کرد، نتایج تقریباً همسانی در زمینه ستاره های دوتایی بدست آمد.
(ستاره دوتایی به دو ستاره گفته میشود که به هم نزدیک هستند و به دور مرکز ثقلشان گردش میکنند. به ستاره کوچکتر ستاره همدم گفته میشود.تحقیقات جدید نشان میدهد درصد زیادی از ستارگان بخشی از یک سامانه حداقل دو ستارهای هستند. ستارگان دوتایی در اخترفیزیک بسیار مهم هستند زیرا مدار آنها جرمشان را مشخص میکند.جرم بسیاری از ستارگان تکی از روی برونیابی جرم ستارگان دوتایی بدست میآید. ستاگان دوتایی با ستاره دوتایی نوری یکی نیستند, تفاوت آنها در این است که ستارگان دوتایی نوری از زمین نزدیک یکدیگر دیده میشوند ولی آنها هیچ اثر گرانشی بر یکدیگر ندارند.ستارگان دوتایی از روی طیفسنجی هم شناخته میشوند. اگر مدار حرکت این ستارگان در راستای دید زمین باشد آنها از طریق گرفت تشخیص داده خواهند شد.)
همچنین طرح مشابه ای برای نیم محور اصلی ستارگان دوتایی و منظومه شمسی ما ساخته شد. اینبار هم نتایج بدست آمده ، هنگامیکه این طرح برای سیارات فراخورشیدی شناخته شده ترسیم شد ، حاکی از توزیع مشابهی با سیستم های ستاره ای دوتایی جفت شده بود.
Abt با مقایسه نسبت چنین مدارهایی، فاصله گذاری مداری را تعیین کرده است. با این وجود وی به جای مقایسه ساده با منظومه شمسی ، موقعیت مشابه تشکیل ستاره های اطراف توده مرکزی کهکشان را مورد ملاحظه قرار داد و در این روش توزیع مشابهی را ایجاد کرد.در این مورد ، نتایج شگفت آور بودند و هر دو روش تشکیل ، نتایج یکسانی را حاصل کردند.
درنهایت،Abt میزان عناصر سنگین در حجیم ترین بدنه را نیز مورد ملاحظه قرار داد. کاملاً معلوم است که اکثر سیارات فراخورشیدی در اطراف ستارگانی یافت می شوند که دارای فلزات غنی می باشند. در حالیکه هیچ دلیلی برای تشکیل سیارات در دیسکی که نمی تواند در اطراف ستارگان باجرم بالا باشد وجود ندارد، داشتن یک ابر غنی فلزی که از آن برای تشکیل ستاره ها و سیاره ها استفاده می شود یه نیاز ضروری در مدل بهم پیوستگی است ( زیرا این امر منجر به سرعت بخشیدن به روند فروپاشی شده، و اجازه می دهد تا سیارات غول پیکر پیش از پراکندگی کامل ابر ،به طور کامل تشکیل شوند.) بنابراین ، این واقعیت که اکثریت قریب به اتفاق سیارات فراخورشیدی در اطراف ستارگان فلزی غنی وجود دارند از فرضیه بهم پیوستگی طرفداری می کند.
سردترین و گرمترین نقاط عالم
از همه جا سردتر
سردترین جایی که تا به حال در منظومه شمسی ما پیدا شده، روی کره ماه است. در سال 87 ماهواره اکتشافی ناسا، دمای گودال همیشه در سایهای را در قطب جنوب ماه را 240- درجه سانتیگراد اندازهگیری کرد. این دما حتی از دمای اندازهگیری شده برای پلوتو که فاصلهاش از خورشید 40 برابر فاصله زمین از خورشید است نیز 10 درجه سردتر است.
اما سردترین جای شناخته شده در دنیا، قلب سحابی بومرنگ است که پنجهزار سال نوری با ما فاصله دارد. دانشمندان در سال 1997/ 1376 گزارش کردند که گازهای به جا مانده از یک ستاره مرکزی در حال مرگ، با سرعت خیرهکنندهای جارو میشوند و آن ناحیه از فضا تا دمای یک درجه کلوین سرد شده است، یعنی تنها یک درجه گرمتر از دمای صفر مطلق. معمولا آثار به جا مانده از تشعشعات حاصل از انفجار بزرگ، یا همان تابش ریزموج زمینه کیهانی، ابرهای گازی موجود در فضا را تا 2.7 کلوین گرم می کند. اما انبساط سحابی بومرنگ نوعی یخچال کیهانی پدید آورده که باعث میشود گازها سرمای غیرعادی خود را همچنان حفظ کنند و گرمتر از این نشوند.
البته رکورد کمترین دما متعلق به یک آزمایشگاه روی سیاره زمین است. در سال 2003/ 1382 دانشمندان موسسه فناوری ماساچوست (ام.آی.تی) اعلام کردند که ابری از اتمهای سدیم را تا 0.45 نانوکلوین سرد کردهاند، که این رقم رکورد را شکست. پیش از آن، در سال 1999/ 1378 دانشمندان دانشگاه صنعتی هلسینکی در کشور فنلاند توانسته بودند قطعهای از فلز رودیم را تا 1 نانوکلوین سرد نمایند.
از همه جا گرمتر
برای سفر به داغترین منطقه کیهان ابتدا باید از خورشید گذشت. قلب آتشین منظومه شمسی با دمای سطحی 5800 درجه کلوین،ا از سردی فاصله زیادی دارد؛ اما این دما به هیچ وجه یک رکورد کیهانی به شمار نمیرود. ستارگان ابرغول آبی که جرم سنگینشان با فشردن هسته ستاره، کورهای هستهای را درون آنها به وجود میآورد؛ بیش از 50 هزار درجه کلوین حرارت دارند.
حتی این غولهای کیهانی در مقابل کوتولههای سفید سر تعظیم فرود میآورند؛ کرههای متراکمی از گرما که باقیمانده سوختن یک ستاره هستند. یکی از همین کورههای کیهانی به نام HD62166 حرارتی معادل 200 هزار درجه کلوین دارد. گرمای سوزانی که به تنهایی سحابی وسیعی را توسط جو نورانی خود روشن میکند.
با فرو رفتن به درون یک ستاره، این گرمای جهنمی باز هم افزایش مییابد. دمای هسته ابرستارگان میتواند از یک میلیارد درجه کلوین فراتر باشد. برای یک ستاره پایدار از نظر تئوری، حد بالای این دما معادل 6 میلیارد درجه کلوین است. در چنین دمایی ماده موجود در ستاره شروع به تابش فوتونهایی با انرژی فوقالعاده بالا میکند. سطح انرژی این فوتونها به اندازهای خطرناک است که ممکن است با برخورد آنها به یکدیگر، الکترون و پوزیترون تولید شود. نتیجه این فرایند یک واکنش زنجیرهای است که منجر به از بین رفتن ستاره طی انفجاری بسیار بزرگ میشود.
با تمام این اوصاف، حتی این دما هم در مقایسه با چیزی که یک انفجار پرتو گاما را ایجاد میکند، رکورد محسوب نمیشود! هر روز یک یا دو مورد از این تلالوهای کوتاه مدت پر انرژی توسط تلسکوپهای مخصوص ردیابی میشود. اخترشناسان اعتقاد دارند که در صورت فلکی اکلیل شمالی، نشانههایی از تولد سیاهچالهها وجود دارد. این اتفاق زمانی رخ میدهد که هسته یک ستاره عظیم فرو میپاشد، یا وقتیکه دو ستاره نوترونی فوق چگال با یکدیگر برخورد میکنند. در اثر این اتفاق، انرژی گرانشی به نحوی به دستهای از پرتو گاما و تابشهای دیگر تبدیل میشود. با وجود اینکه جزئیات این فرایند کماکان ناشناخته است، کره آتشینی از ذرات نسبیتی طی آن ایجاد میشود که حرارت آن به یک تریلیون (هر تریلیون معادل 10 به توان 12 است) درجه کلوین میرسد.
اما باز هم بشر در مورد داغترین جای جهان رکوردی به نام خود ثبت کرد. دانشمندان در پاییز گذشته هستههای عنصر سرب را در برخورددهنده بزرگ هادرونی (ال.اچ.سی) به یکدیگر کوباندند. هدف از این آزمایش، شبیهسازی لحظات نخست پس از مهبانگ بود. نتیجه این آزمایش بالاترین دمایی بود که تا کنون بر روی زمین ثبت شده است، کره آتشینی از ذرات زیراتمی که دمایی معادل چندین تریلیون درجه کلوین داشت.