ماه های پلوتو درگیر رقصی آشفته اند

یک بررسی گسترده و فراگیر روی همه ی داده های تلسکوپ فضایی هابل نشان می دهد که دو تا از ماههای پلوتوبه نام نیکسو هیدراچرخشی آشفته و پیش بینی ناپذیر دارند. دانشمندان بر این باورند که دو ماه کوچک تر پلوتو به نام های کربروس (سربروس) و استیکس (استوکس) هم به احتمال بسیار همین وضعیت را دارند، چیزی که در انتظار بررسی بیشتر است.

در ویدیوی زیر، یک پویانمایی جالب از چرخش آشفته ی نیکس می بینید. برای دریافت آن در اندازه های گوناگون،  می توانید به این پیوندبروید.

جان گرانسفلد، مدیر دستیار هیات مدیره ی ماموریت های علمی ناسا در مرکز فرماندهی ناسا در واشنگتن دی.سی می گوید: «هابل با آشکار کردن این موضوع که ماه های پلوتو درگیر یک رقص آشفته و ناموزون کیهانی هستند، دیدگاه تازه ای از پلوتو و ماه هایش به ما داده. در ماه ژوییه که فضاپیمای نیوهورایزنزاز درون سامانه ی پلوتو بگذرد، شانس این را خواهیم یافت که خودمان از نزدیک این ماه ها را ببینیم.»

ولی چرا آشفته؟ زیرا این ماه ها درون یک میدان گرانشی پویا و تغییر پذیر جای دارند: این میدان زیر نفوذ دو جرم مرکزی سامانه، یعنی پلوتو و شاروناست که به گرد یکدیگر در چرخشندو آن را از نظر دینامیکی تغییر می دهند. این میدان گرانشی تغییرپذیر گشتاورهاییپدید می آورد که باعث می شود ماه های کوچک ترِ سامانه جنبشی در هم و بر هم و پیش بینی ناپذیر بیابند. چیزی که این گشتاورها را نیرومندتر کرده این واقعیت است که دو ماه کوچک تر پلوتو به جای آن که کروی باشند، پیکره ای مانند توپ فوتبال آمریکایی دارند.

این بررسی با یافته های غافلگیرکننده توسط مارک شوالتر از بنیاد سِتی (SETI) در مانتین ویوی کالیفرنیا و داگ همیلتون از دانشگاه مریلند در کالج پارکرهبری شد و در شماره ی ۴ ژوئن نشریه ی علمی بریتانیایی نیچر منتشر شده است.

شوالتر می گوید: « تا پیش از مشاهدات هابل، هیچ کس شناختی از پویایی پیچیده ی سامانه ی پلوتو نداشت. گزارش ما جزییات تازه و مهمی درباره ی رشته رویدادهایی که به پیدایش این سامانه انجامیده ارایه می دهد.»

دیدبانی هابل از چهار ماه بیرونی پلوتو این را هم نشان داده که سه تا از آن ها یعنی نیکس، استیکس و هیدرا اکنون در  بازآوایییا رزنانسی با هم قفل شده اند که نسبت دقیقی میان دوره های مداری آن ها برقرار کرده. همیلتون می نویسد: «این باعث شده پیوندی میان حرکت های آن ها پدید آید بسیار همانند پیوندی که میان حرکت سه تا از ماه های بزرگ مشتریبرقرار است.» «اگر روی نیکس نشسته باشید، خواهید دید که در هر سه دور چرخش هیدرا به گرد پلوتو، استیکس دو بار پلوتو را دور می زند.»

هابل شواهدی دیداری از گردش آشفته ی این ماه ها هم به دست آورده. شوالتر می افزاید: «با همه ی این ها، این لزوما به معنای آن نیست که این سامانه در مرز از هم پاشیدن است. ما برای آن که بتوانیم سرنوشت این سامانه را در درازمدت تعیین کنیم، به آگاهی های بسیار بیشتری درباره ی آن نیاز داریم.»

برداشت هنری از چرخش بی نظم نیکس که نماهایی از ویدیوی بالا را نشان می دهد. این تصویر در اندازه ی بزرگ تر

یافته ی دیگر هابل که اخترشناسان را به شگفتی انداخت این بود که کربروس به تیرگی زغال فشردهاست، ولی ماه های دیگر به روشنی ماسه ی سفیدند. در گذشته پیش بینی شده بود که آلودگی ناشی از غبارهایی که در پی برخورد شهاب‌سنگ ها به این ماه ها ایجاد می شود باید همه ی آن ها را پوشانیده و نمایی یکسان به سطحشان داده باشد. شوالتر می گوید: «این یک یافته ی بسیار برانگیزنده است.»

کاوشگر نوهورایزنز یا افق های نوی ناسا در ژوییه ی ۲۰۱۵ از کنار سامانه ی پلوتو-شارون خواهد گذشت و شاید بتواند به پرسش های ما درباره ی رنگ سیاه آسفالتی کربروس و همچنین دیگر شگفتی هایی که هابل نشان داده پاسخ بدهد. این یافته های تازه در برنامه ریزی علمی برای مشاهدات نیوهورایزنز به کار خواهد رفت.

آشفتگی در سامانه ی پلوتو-شارون بینش هایی درباره ی رفتار سیاره ها در سامانه های دو-ستاره ای به ما می دهد. همیلتون می گوید: «ما داریم به این نتیجه می رسیم که هرج و مرج می تواند رفتاری رایج در سامانه های دوتاییباشد. این شاید حتی پیامدهایی برای زندگی روی سیاره های چنین سامانه هایی داشته باشد.» رصدخانه ی فضایی کپلرناسا تاکنون چندین سامانه ی سیاره ای پیرامون ستارگان دوتایی یافته.

نخستین بار سرنخ ها درباره ی آشفتگی های پلوتو زمانی به دست آمد که اخترشناسان تغییرات در نور بازتابیدهاز روی ماه های نیکس و هیدرا را اندازه گرفتند. روشنی آن ها به گونه ی پیش بینی ناپذیری تغییر می کرد. شوالتر می گوید: «داده ها گیج کننده بود و هیچ منطقی نداشت. ما نشانه های چیزی مشکوک را یافته بودیم.» گروه وی عکس هایی که تلسکوپ هابل از ۲۰۰۵ تا ۲۰۱۲ از پلوتو گرفته بود را بررسی کردند و تغییرات پیش بینی‌ناپذیر در روشنایی این ماه ها را با مدل های پویای اجرام چرخان در میدان های گرانشی پیچیده مقایسه نمودند.

در عمل همه ی ماه های بزرگ، و همچنین ماه های کوچک با مدارهای تنگ، یک نیمکره‌شان را رو به سیاره ی مادری نگه می دارند. این بدان معناست که دوره ی چرخش ماه کاملا با دوره ی مداری‌اش همخوان است. این پدیده ای شانسی نیست، بلکه پیامد کشش گرانشی میان ماه و سیاره است. (تنها ماه دیگری در سامانه ی خورشیدی که چنین چرخش آشفته ای دارد هایپریون، ماه سیاره ی کیوان است که دلیلش وجود آمیزه ای از کشش های گرانشی خود کیوان و بزرگ ترین ماهش، تیتان است.)

به پنداشت دانشمندان، ماه های پلوتو در پی برخورد این سیاره ی کوتولهبا جرمی هم اندازه ی خودش در روزگار آغازین سامانه ی خورشیدی پدید آمده اند. این برخورد مواد را به فضا پرتاب کرد و بعدها با پیوستن این مواد به یکدیگر، خانواده ای از ماه ها که امروزه به گرد پلوتو می بینیم ساخته شد. همدم بزرگ پلوتو، یعنی شارون که تقریبا نصف اندازه ی آن را دارد، در سال ۱۹۷۸ یافته شد. تلسکوپ هابل در سال ۲۰۰۵ نیکس و هیدرا را یافت، کربروس را در سال ۲۰۱۱، و استیکس را هم در سال ۲۰۱۲. این ماه های کوچک با پهنایی تنها چند مایل، به هنگام جستجوی هابل برای یافتن خطرهای احتمالی بر سر راه فضاپیمای نیوهورایزنز یافته شدند. [خواندید: * با «کربروس و استیکس» آشنا شوید!]

پلوتو و شارون به عنوان یک سیاره ی دوتاییشناخته می شوند زیرا به گرد گرانیگاهیا مرکز جرم مشترکشان می چرخند که در فضای میان هر دو جای دارد. برخی از دانشمندان سامانه ی ماه و زمین را هم یک سیاره ی دوتایی می دانند که گرانیگاه مشترکشان به جای آن که در فضای میانشان باشد، در زیر سطح زمین جای دارد. (ماه ما ۱/۸۰ زمین جرم دارد در حالی که جرم شارون ۱/۸ جرم پلوتو است.) [ببینید: * رقص مداری پلوتو و شارون را ببینید! * تازه ترین نما از رقص پلوتو و شارون]

به گفته ی پژوهشگران، آمیزه ای از داده های رصدی هابل، نماهای نزدیک نیوهورایزنز، و سرانجام، رصدهایی که با تلسکوپ فضایی جیمز وب انجام خواهد شد، به گره گشایی از رازهای سامانه ی پلوتو-شارون کمک خواهد کرد. هیچ تلسکوپ زمینی تاکنون نتوانسته ماه های کوچک پلوتو را ببیند.

شوالتر می گوید: «با گذشتن نیوهورایزنز از کنار پلوتو در ماه ژوییه، پلوتو باز هم ما را شگفت زده خواهد ساخت. کارهایی که با کمک تلسکوپ هابل انجام داده ایم تنها پیش نمایی از آنچه خواهیم دید را به ما نشان داده.»

واژه نامه:

منبع: hubblesite