دانشمندان معمای منشأ سیارات فراخورشیدی «داغ» را حل کرده‌اند

به گزارش مجله خبری نگار،ستاره‌شناسان راهی برای تشخیص "مشتری‌های داغ" که به آرامی به سمت ستاره‌هایشان مهاجرت می‌کنند، از سیاراتی که آشفتگی گرانشی را تجربه می‌کنند، کشف کرده‌اند. این روش جدید برای اولین بار امکان شناسایی مطمئن سیارات فراخورشیدی را که در یک دیسک پیش‌سیاره‌ای تشکیل شده‌اند و به تدریج به مدار‌های نزدیک مهاجرت کرده‌اند، فراهم می‌کند. این کار در مجله نجوم (AstroJournal) منتشر شده است.

«مشتری‌های داغ» سیارات گازی عظیمی هستند که از نظر اندازه با مشتری قابل مقایسه هستند، اما تنها در عرض چند روز به دور ستاره‌های خود می‌چرخند. از زمان کشف اولین سیاره فراخورشیدی از این نوع در سال ۱۹۹۵، دانشمندان به این نتیجه رسیده‌اند که آنها در فاصله‌ای دور از ستاره خود تشکیل می‌شوند و سپس به سمت داخل مهاجرت می‌کنند. با این حال، چگونگی دقیق این مهاجرت مدت‌هاست که یک سوال بی‌پاسخ باقی مانده است.

دو فرضیه اصلی وجود دارد. طبق فرضیه اول، مدار سیاره در ابتدا تحت تأثیر گرانش سایر اجرام بسیار کشیده می‌شود و سپس توسط نیرو‌های جزر و مدی نزدیک ستاره "صاف" می‌شود. این سناریو اغلب با کج شدن مدار سیاره نسبت به محور چرخش ستاره همراه است. فرضیه دوم تکامل آرام‌تری را پیشنهاد می‌کند - سیاره به آرامی به سمت داخل رانده می‌شود و با دیسک گاز و غباری که در آن تشکیل شده است، تعامل می‌کند.

مشکل این است که حتی اگر مدار یک مشتری داغ امروز کاملاً دایره‌ای و هم‌تراز به نظر برسد، این مهاجرت مسالمت‌آمیز را اثبات نمی‌کند: نیرو‌های جزر و مدی می‌توانند آثار هرج و مرج گذشته را با گذشت زمان پاک کنند. بنابراین، تاکنون، ستاره‌شناسان هیچ راه قابل اعتمادی برای تعیین مسیر طی شده توسط یک سیاره خاص نداشته‌اند.

تیمی از محققان به رهبری یوگو کاوایی، دانشجوی کارشناسی ارشد، و آکیهیکو فوکویی، دانشیار دانشگاه توکیو، رویکرد جدیدی را بر اساس زمان مورد نیاز برای استقرار مداری ارائه دادند. در سناریوی مهاجرت با خروج از مرکز بالا، یک مدار دایره‌ای از طریق تعاملات جزر و مدی تشکیل می‌شود، فرآیندی که بسته به جرم سیاره، فاصله از ستاره و سایر پارامترها، زمان خاصی را می‌طلبد. اگر زمان تکامل دایره‌ای محاسبه شده از سن سیستم بیشتر باشد، سیاره نمی‌توانسته از مرحله مداری خارج از مرکز عبور کند.

دانشمندان پس از تجزیه و تحلیل بیش از ۵۰۰ مشتری داغ شناخته شده، حدود ۳۰ سیاره با مدار‌های تقریباً کاملاً دایره‌ای کشف کردند، اگرچه محاسبات نشان می‌دهد که آنها پس از مهاجرت آشفته خود، در طول عمر منظومه زمانی برای "گرد کردن" نداشته‌اند. این بدان معناست که چنین سیاراتی احتمالاً در ابتدا به آرامی در دیسک گازی منظومه حرکت می‌کردند.

به گفته نویسندگان این مطالعه، چنین سیارات فراخورشیدی برای تحقیقات بیشتر بسیار ارزشمند هستند. آنها "خاطره‌ای" از منشأ خود را حفظ می‌کنند و تجزیه و تحلیل جو آنها - به ویژه ترکیب شیمیایی و نسبت‌های عنصری آنها - می‌تواند بخشی از دیسک پیش‌سیاره‌ای را که در آن شکل گرفته‌اند، آشکار کند. این به نوبه خود، به درک بهتر تکامل سیستم‌های سیاره‌ای، از جمله فرآیند‌هایی که زمانی در منظومه شمسی رخ داده‌اند، کمک خواهد کرد.