در حالی که پیش از این اخترشناسان ساختارمند بودن منظومه های سیاره ای را رد می کردند اخیرا محققان دانشگاه های برن و ژنو نشان داده اند که در واقع چهار نوع منظومه سیاره ای وجود دارد.
به گزارش تکناک، در منظومه شمسی ما، به نظر می رسد همه چیز مرتب است. سیارات سنگی کوچکتر، مانند زهره، زمین یا مریخ، نزدیک به خورشید می چرخند. از سوی دیگر، غولهای بزرگ گازی و یخی، مانند مشتری، زحل یا نپتون، در مدارهای وسیعی به دور خورشید حرکت میکنند. در دو مطالعه منتشر شده در مجله علمیAstronomy & Astrophysics، محققان دانشگاه های برن و ژنو و مرکز ملی صلاحیت در تحقیقات (NCCR) PlanetS نشان می دهند که منظومه سیاره ای ما از این نظر کاملاً منحصر به فرد است.
لوکش میشرا، نویسنده ارشد این مطالعه و محقق دانشگاه برن و ژنو میگوید: بیش از یک دهه پیش، ستارهشناسان بر اساس مشاهدات با تلسکوپ پیشگام کپلر متوجه شدند که سیارات در منظومههای دیگر معمولاً از نظر اندازه و جرم شبیه همسایگان خود هستند. اما برای مدت طولانی مشخص نبود که آیا این یافته به دلیل محدودیت های روش های مشاهده ای است یا خیر.
میشرا میگوید: نمیتوان تعیین کرد که آیا سیارات در هر منظومهای به اندازهای مشابه هستند که در کلاس منظومههای مانند منظومه شمسی قرار بگیرند یا خیر؟
بنابراین، محققان چارچوبی را برای تعیین تفاوتها و شباهتهای بین سیارات یک سیستم ایجاد کردند و با انجام این کار کشف کردند چهار معماری سیستم سیاره ای وجود دارد.
طبقه بندی سیستم های معماری سیاره ای: اگر سیارات کوچک درون یک منظومه نزدیک به ستاره و سیارات پرجرم دورتر باشند، چنین سیستمهایی دارای ساختار «منظم» هستند. برعکس، اگر جرم سیارات در یک منظومه با فاصله تا ستاره کاهش یابد، این منظومه ها «نامنظم» هستند. اگر همه سیارات یک منظومه دارای جرم های مشابه باشند، معماری این منظومه «مشابه» است. سیستمهای سیارهای «مخلوط» آنهایی هستند که تودههای سیارهای در آنها تغییرات زیادی نشان میدهند. تحقیقات نشان میدهد که سیستمهای سیارهای که کلاس معماری یکسانی دارند، مسیرهای شکلگیری مشترکی دارند
چهار کلاس از سیستم های سیاره ای
میشرا می گوید: ما این چهار طبقه را «مشابه»، «منظم»، «نامنظم» و «مختلط» می نامیم. منظومههای سیارهای که تودههای سیارات همسایه شبیه یکدیگر هستند، معماری مشابهی دارند. منظومههای سیارهای منظم آنهایی هستند که در آنها جرم سیارات با فاصله از ستاره افزایش مییابد، درست مانند منظومه شمسی ما. از سوی دیگر، اگر جرم سیارات تقریباً با فاصله از ستاره کاهش می یابد، محققان از معماری نامنظم این منظومه صحبت می کنند. معماری های مختلط زمانی اتفاق می افتد که توده های سیاره ای در یک منظومه از سیاره ای به سیاره دیگر بسیار متفاوت است.
یان آلیبرت، استاد علوم سیارهای در دانشگاه برن، یکی از نویسندگان این مطالعه، میگوید: این چارچوب را میتوان برای هر اندازهگیری دیگر، مانند شعاع یا چگالی نیز اعمال کرد. اکنون، برای اولین بار، ما ابزاری برای مطالعه سیستم های سیاره ای و مقایسه آنها با سایر منظومه ها داریم.
این یافته ها همچنین سوالاتی را مطرح می کند: کدام معماری رایج ترین است؟ کدام عوامل ظهور یک نوع معماری را کنترل می کنند؟ کدام عوامل نقشی ندارند؟ برخی از این سوال ها را محققان می توانند پاسخ دهند.
پلی که میلیاردها سال را پوشش می دهد
نتایج ما نشان میدهد که سیستمهای سیارهای «مشابه» رایجترین نوع معماری هستند. میشرا میگوید از هر ده منظومه سیارهای اطراف ستارههایی که در آسمان شب قابل مشاهده هستند، هشت منظومه سیارهای دارای معماری «مشابه» هستند. این نتایج همچنین توضیح می دهد که چرا شواهدی از این معماری در چند ماه اول ماموریت کپلر پیدا شد. چیزی که تیم را شگفت زده کرد این بود که معماری “منظم”، معماری که منظومه شمسی را نیز در بر می گیرد نادرترین کلاس به نظر می رسد.
به گفته میشرا، نشانه هایی وجود دارد که هم جرم دیسک گاز و غباری که سیارات از آن بیرون می آیند و هم فراوانی عناصر سنگین در ستاره مربوطه در این امر نقش دارند. از دیسکهای نسبتاً کوچک و کمجرم و ستارگان با عناصر سنگین کم، منظومههای سیارهای «مشابه» پدیدار میشوند. دیسکهای بزرگ و عظیم با عناصر سنگین زیاد در ستاره، سیستمهای منظم و نا منظم را به وجود میآورند. در نهایت سیستم های مختلط از دیسک های با اندازه متوسط ظاهر می شوند. میشا توضیح میدهد که برهمکنشهای دینامیکی بین سیارات، مانند برخورد یا پرتاب بر معماری نهایی تأثیر میگذارد.
آلیبرت در پایان میگوید: یکی از جنبههای قابل توجه این نتایج این است که شرایط اولیه شکلگیری سیارهها و ستارهها را به یک ویژگی قابل اندازهگیری مرتبط میکند که آن معماری سیستم است. میلیاردها سال تکامل بین آنها نهفته است. برای اولین بار، ما موفق شده ایم این شکاف عظیم زمانی را پر کنیم و پیش بینی های قابل آزمایشی انجام دهیم.
