معمای سیاره های گمشده حل شد
سایت شیک: دانشمندان بالاخره توضیحی برای سیارات گمشده ستاره های دوتایی نزدیک به هم پیدا کردند و دریافتند که نسبیت عام نه فقط نور را خم می کند، بلکه می تواند مدارهای سیاره ای را به اندازه ای تحت تأثیر قرار دهد که کل منظومه ها را از بین ببرد.
به گزارش سایت شیک به نقل از خبر آنلاین، به نقل از ایسنا، ستاره شناسان مدت هاست با یک تناقض عجیب روبرو هستند؛ اغلب ستاره ها بصورت جفت متولد می شوند و اغلب ستاره ها دارای سیاره هستند، ازاین رو از نظر منطقی، سیاراتی که همزمان به دور دو ستاره می چرخند باید رایج باشند. در عین حال در واقعیت، سیاراتی که به دور ستاره های دوتایی می چرخند، به طرز شگفت آوری نادر هستند.
وقتی دانشمندان چنین سیاراتی را شمردند، اعداد حاصل، آنها را شوکه کرد. از بیشتر از ۶۰۰۰ سیاره فراخورشیدی تایید شده، تنها ۱۴ سیاره به دور سیستم های ستاره ای دوتایی می چرخند. این راز بیشتر از یک دهه ادامه داشته است و نه نظریه های تشکیل سیاره و نه محدودیت های تلسکوپ نتوانسته اند آنرا توضیح دهند.
ستاره دوتایی(binary star) یک سامانه ستاره ای است که در آن دو ستاره به دور مرکز سنگینی سراسری مشترک میان خود گردش می کنند. سیستم های دارای بیشتر از دو ستاره را سیستم های چند ستاره ای می نامند. به ستاره دیگر «ستاره ندیم» یا «ستاره همدم» هم گفته می شود.
بررسی های جدید نشان می دهند که درصد زیادی از ستارگان قسمتی از یک سامانه حداقل دو ستاره ای هستند. ستارگان دوتایی در اخترفیزیک بسیار مهم هستند، چونکه خصوصیت های مدار آنها جرم و چگالی آن ستارگان را برای اخترشناسان مشخص می کند.
جرم خیلی از ستارگان تکی هم از روی برون یابی جرم ستارگان دوتایی به دست می آید. ستارگان دوتایی حقیقی با ستارگان دوتایی نوری یکی نیستند، تفاوت آنها در این است که ستارگان دوتایی نوری از زمین و از دیدگاه ما با چشم غیر مسلح نزدیک به یکدیگر یا گاهی بصورت یک ستاره دیده می شوند، ولی آنها هیچ اثر گرانشی بر یکدیگر ندارند و فقط در جهت دید ناظر اینطور دیده می شوند.
ستارگان دوتایی از روی طیف سنجی هم شناخته می شوند. اگر مدار حرکت این ستارگان در جهت دید زمین باشد، به آنها «دوتایی گرفتی» می گویند و هویت آنها از طریق بهره وری از پدیده گرفت تشخیص داده خواهد شد.
حالا یک مطالعه جدید دلیل آنرا آشکار می کند. کار آنها نشان داده است که خیلی از این سیارات تشکیل می شوند، اما بعداً با تغییر آهسته مدار دو ستاره، نابود یا اخراج می شوند. این اثر توسط نظریه نسبیت عام اینشتین پیشبینی شده است.
محققان بر روی ستاره های دوتایی نزدیک به هم تمرکز کردند؛ جفت ستاره هایی که بسیار نزدیک به هم می چرخند و اغلب یک مدار را در کمتر از هفت روز تکمیل می کنند. این منظومه ها بشکل ویژه مهم هستند، چونکه ماموریت های کپلر و TESS ناسا هزاران مورد از آنها را مشاهده کرده اند.
محمد فرحت(Mohammad Farhat)، نویسنده اول این مطالعه و محقق فوق دکترا در دانشگاه کالیفرنیا برکلی می گوید: در مجموع با کمبود سیارات مدار دوتایی مواجه هستید و در اطراف دوتایی هایی با دوره های مداری هفت روز یا کمتر، یک بیابان مطلق وجود دارد. کپلر به تنهایی حدود ۳۰۰۰ «دوتایی گرفتی» را شناسایی کرد، جایی که ستاره ها از دیدگاه ما مرتباً از مقابل یکدیگر عبور می کنند.
از آنجاییکه حدود ۱۰ درصد از ستاره های تکی میزبان سیارات بزرگ هستند، ستاره شناسان انتظار داشتند تقریبا ۳۰۰ سیاره مدار دوتایی پیدا کنند. در عوض، تنها ۴۷ نامزد ظاهر شدند و فقط ۱۴ مورد تأیید شدند. برای درک این تفاوت بزرگ، نویسندگان مطالعه بررسی کردند که چطور مدارها با گذشت زمان تغییر می کنند.
وقتی گرانش از هماهنگی خارج می شود در یک منظومه دوتایی، دو ستاره به طور معمول از نظر جرم کمی متفاوت هستند و در امتداد مسیرهای کشیده و بیضوی حرکت می کنند. سیاره ای که به دور هر دو ستاره می چرخد، دائماً کشش های گرانشی متغیری را احساس می کند که سبب می شود مدارش در حرکتی که بعنوان «حرکت تقدیمی» شناخته می شود، به آرامی در فضا بچرخد. این اثر از گرانش استاندارد نیوتنی پیروی می کند.
با این وجود، خود ستاره ها هم حرکت تقدیمی مداری را تجربه می کنند و این امر به طور عمده توسط نسبیت عام هدایت می شود، زمانی که ستاره ها به میزان کافی نزدیک باشند. با افزایش سن ستاره های دوتایی، نیروهای جزر و مدی و برهمکنش با مواد اطراف سبب می شود که آنها در طول میلیونها تا میلیاردها سال بسمت داخل مارپیچ شوند.
با تنگ تر شدن مدار آنها، حرکت تقدیمی نسبیتی ستاره ها سرعت می گیرد، در صورتیکه حرکت تقدیمی سیاره کند می شود، چونکه ستاره ها بیشتر مانند یک جرم واحد از دور عمل می کنند.
در یک نقطه بحرانی، دو سرعت «حرکت تقدیمی» به هم قفل می شوند. این رزونانس(طنین) به صورت قابل ملاحظه ای مدار سیاره را کشیده و آنرا به یک بیضی طولانی و باریک مبدل می کند. در طول هر عبور، سیاره به ستاره ها نزدیک تر می شود تا این که وارد منطقه ای ناپایدار از نظر دینامیکی می شود که در آن گرانش سه جرمی آشفته می شود.
فرحت می گوید: در این مرحله دو اتفاق ممکنست رخ دهد؛ یا سیاره بسیار بسیار به دوتایی نزدیک می شود و مبتلا به اختلال جزر و مدی یا کشندی می شود و توسط یکی از ستاره ها بلعیده می شود یا مدار آن به صورت قابل توجهی توسط دوتایی مختل می شود و در نهایت از مظنومه خارج می شود که در هر دو مورد، منظومه از شر سیاره خلاص می شود.
مدلهای کامپیوتری نشان می دهند که این فرایند حدود ۸۰ درصد از سیاراتی را که به دور دوتایی های نزدیک می چرخند، حذف می کند و بیشتر آنها از نظر فیزیکی نابود می شوند، نه این که صرفا جابجا شوند.
نکته مهم این است که این نظریه توضیح می دهد که چرا معدود سیارات دور دوتایی ها، فراتر از مرز ناپایداری یافت می شوند و به میزان کافی نزدیک هستند که قابل تشخیص باشند، اما به میزان کافی دور هستند که از فاجعه جلوگیری شود.
نسبیت همچنان پابرجا می باشد این تحقیق نشان داده است که جهان ممکنست فاقد سیاره در اطراف ستاره های دوتایی نباشد، بلکه به صورت فعال آنها را حذف می کند. خیلی از این سیارات ممکنست هنوز وجود داشته باشند، اما فقط در فواصل دور که شیوه های تشخیص فعلی برای دیدن آنها مشکل دارند.
جهاد توما(Jihad Touma)، یکی از نویسندگان این مطالعه و استاد فیزیک در دانشگاه آمریکایی بیروت می گوید: مطمئناً سیاراتی در آنجا وجود دارند. فقط تشخیص آنها با ابزارهای فعلی دشوار است.
این یافته ها همینطور نقش نسبیت عام را فراتر از محیط های بسیار پُرتنش گسترش می دهد. تقریبا صد سال بعد از آنکه نسبیت، معمای مدار عطارد را حل کرد، بار دیگر نحوه درک ستاره شناسان از حرکت سیارات را تغییر می دهد؛ این دفعه با توضیح این که چرا تعدادی از جهان ها هیچگاه به میزان کافی زنده نمی مانند تا دیده شوند.
منبع: سایت شیك
این مطلب سایت شیک را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب