چیدمان غیرمنتظره سیاره‌های یک ستاره؛ راز حیرت‌انگیز منظومه‌ای که دانشمندان را شگفت‌زده کرده است

منظومه شمسی ما، که آشنایی و زیبایی خاصی دارد، ترکیبی از سیارات سنگی و داغ مانند عطارد و زمین را در بر می‌گیرد که به دور خورشید حرکت می‌کنند، و همچنین غول‌های گازی مانند مشتری و زحل که در مدارهایی نسبتاً دورتر قرار گرفته‌اند. محققان به این نتیجه رسیده‌اند که این الگوی منظومه‌ای در بسیاری از دیگر سیستم‌های سیاره‌ای نیز مشاهده می‌شود و بر این اساس استدلال می‌کنند که سیارات خارجی از رسوبات یخی، گازی و غباری که بیشتر در فواصل دور از ستاره‌های جدید متولد شده وجود دارد، شکل می‌گیرند.

اکنون یک تیم بین‌المللی از ستاره‌شناسان به رهبری توماس ویلسون، اخترفیزیکدان دانشگاه واریک در انگلستان، به کشف منظومه‌ای پرداخته‌اند که به نظر می‌رسد به طرز معکوس شکل گرفته است؛ به این معنی که سیارات بزرگ‌تر در مدارهای داخلی و سیاره‌های کوچکتر در مدارهای خارجی قرار دارند.

بررسی‌های انجام شده بر روی ستاره‌ی کوتوله‌ای کم‌نور و سرد از نوع M به نام LHS 1903، نشان‌دهنده وجود یک سیاره سنگی در لبه‌ی خارجی منظومه است. LHS 1903 یک ستاره قدیمی بوده که عمر آن به حدود هفت میلیارد سال می‌رسد و تنها نیمی از جرم خورشید ما را دارد؛ با این حال، ساختار سیارات آن در نگاه اول تا حدودی شبیه به منظومه شمسی ما به نظر می‌رسد.

ماهواره نقشه‌بردار فراخورشیدی گذران ناسا (TESS) پیشتر سه سیاره را در این سامانه شناسایی کرده بود، که به ترتیب LHS 1903 b و c و d نامیده می‌شوند. نزدیک‌ترین سیاره به ستاره، یعنی b، یک ابرزمین سنگی و متراکم است. پس از آن دو سیاره c و d قرار دارند که هردو از نوع زیرنپتون با جوی گازی ضخیم هستند، اما اوضاع تغییر کرد که تیم بین‌المللی از ماهواره توصیف‌گر سیاره‌های فراخورشیدی (چیاپس)، متعلق به سازمان فضایی اروپا، به بررسی دقیق‌تری پرداختند.

اما پس از تجزیه و تحلیل دقیق داده‌ها از چندین رصدخانه در سطح جهانی، تیم پژوهشی متوجه شد که LHS 1903 e یک هسته‌ی سنگی خالی بوده و هیچ نشانه‌ای از جو گازی ندارد. وجود یک سیاره سنگی در لبه‌ی بیرونی منظومه یک معما بود. آیا می‌توانست این دنیا روزی دارای جوی ضخیم باشد که به سبب وقوع یک فاجعه کیهانی، همچون برخوردی بزرگ، از بین رفته است؟ یا اینکه شاید در نزدیکی ستاره شکل گرفته و به طرز عجیبی به مداری دورتر رحلت کرده است؟

برای حل این معما، پژوهشگران مکانیزمی به نام «تشکیل در محیط کم‌گاز» را مطرح کردند. فرضیه‌ی آنان بیان می‌کند که سیارات موجود در اطراف LHS 1903 به صورت متوالی، یکی پس از دیگری از سیارات درونی به وجود آمده‌اند. ویلسون اظهار می‌دارد: «این مکانیزم متوالی به این معناست که سیارات داخلی در محیطی غنی از منابع شکل گرفته‌اند، در حالی که سیاره‌ی خارجی بعد از همه و در جایی کم‌منابع و پس از ناپدید شدن مقادیر زیادی گاز، شکل گرفته است.» براساس دیدگاه تیم، سیاره‌ی خارجی باید از باقی‌مانده‌های سنگی تشکیل شده باشد. با توجه به شبیه‌سازی‌های دینامیکی و این واقعیت که مدارهای سیارات پایدار به نظر می‌رسد، ویلسون و همکارانش سناریوهای پرتنش از جمله برخوردها یا مهاجرت را نامحتمل می‌دانند؛ هرچند که آن‌ها به طور کامل این احتمالات را رد نمی‌کنند.

اگر فرضیه‌ی تشکیل در محیط کم‌گاز صحیح باشد، این کشف به طور قابل توجهی درک ما از مفهوم «دره شعاعی» را ارتقا خواهد بخشید؛ اصطلاحی که به شکاف مشاهده‌شده در توزیع اندازه‌ی سیارات فراخورشیدی اشاره دارد که بین سیارات سنگی کوچک و سیارات بزرگ‌تر دارای جوهای گازی قرار دارد.

در حالی که مکانیزم‌های اخترفیزیکی مربوط به شکاف دره شعاعی برای ستاره‌های مشابه خورشید به خوبی شناخته شده‌اند، برای ستاره‌های نوع M هنوز در حال بررسی و بحث هستند. LHS 1903 ممکن است به عنوان یک آزمایشگاه طبیعی برای کشف این پاسخ‌ها عمل کند؛ زیرا سیاراتی در هر دو طرف این «دره» دارد. با توجه به اینکه این دنیاها در اطراف یک ستاره می‌چرخند، متغیرهایی مانند سن ستاره و فلزی‌بودن کنترل می‌شوند و ستاره‌شناسان قادر خواهند بود تاریخچه‌ی شکل‌گیری سیارات را با دقت بیشتری بررسی کنند.

قبل از اینکه به جستجوی منظومه‌های مشابه دیگر بپردازند، ویلسون علاقه‌مند است که LHS 1903 را بیشتر مطالعه کند. او می‌گوید: «تلسکوپ فضایی جیمز وب در این زمینه اساسی خواهد بود؛ زیرا این امکان را برای ما فراهم می‌آورد که روند شکل‌گیری جوهای سیاره‌ای را بررسی کنیم که ممکن است مدارک مهمی در این زمینه ارائه دهد.»

یافته‌های این محققان در نشریه ساینس منتشر شده است.