آیا منظومه شمسی بی‌همتاست؟

آیا منظومه شمسی بی‌همتاست؟

این پرسش همواره از دیرباز مطرح بوده است. آیا ممکن است سیاره‌ای همانند زمین در عالم وجود داشته باشد؟ شگفتا که تا حدود 27سال پیش هیچ سیاره‌ای در خارج منظومه‌شمسی کشف نشده بود و در نتیجه، این گمان به‌تدریج قوت می‌گرفت که فرآیند شکل‌گیری سیارات سازوکاری است منحصربه‌فرد.

هرچند البته کمی عجیب به نظر می‌رسید. زیرا در کهکشان خودمان دست‌کم 400میلیارد ستاره وجود دارد. چطور ممکن است که اینها سیاره‌ای نداشته باشند؟ با  کشف نخستین سیاره فراخورشیدی در سال1374 به ناگهان ورق برگشت. درواقع علت آن‌که به سادگی سیارات خارج منظومه‌شمسی رصد نمی‌شوند خیلی ساده است: سیاره که از خود نوری ندارد؛ فقط می‌تواند بازتاب‌دهنده نور ستاره میزبانش باشد. به‌دلیل فاصله‌های بسیار زیاد، نور بازتابیده از سیاره در تلألو تابش ستاره میزبان محو می‌شود. با امکانات رصدی فعلی نمی‌توان به‌طور مستقیم سیارات فراخورشیدی را شناسایی کرد اما سال1374 دو اخترفیزیکدان موفق شدند با روشی هوشمندانه به‌طور غیرمستقیم نخستین سیاره در خارج منظومه‌شمسی را کشف کنند. 
این کشف سرآغاز دوره نوینی شد که اکنون شاهد بسط و شکوفایی آن هستیم. اکنون تعداد سیارات فراخورشیدی به بیش از 5000 مورد رسیده است؛ و کمی بیشتر از این تعداد نیز نامزدهای احتمالی سیاره فراخورشیدی هستند که برای تایید به تحقیقات بیشتر نیاز است.
امروز اخترشناسان دیگر نمی‌پندارند که فرآیندهای پیدایش سیارات خاص و منحصربه‌فرد است. تعداد زیاد سیارات فراخورشیدی کشف‌شده و تنوع ویژگی‌های آنها از پیچیدگی‌ فرآیندهای تولد سیارات حکایت دارد. سیارات می‌توانند از قرص‌هایی از گاز و گردوغبار پیرامون ستاره‌های جوان به‌وجود بیایند. 
پس از کشف نخستین سیاره فراخورشیدی، موجی از شگفتی در میان اخترشناسان ایجاد شد. آنها می‌پنداشتند با یافتن تعداد بیشتر سیارات احتمالا سامانه‌هایی همانند منظومه‌شمسی خواهند یافت. برای این انتظار خود مدل‌های نظری پایه‌ریزی کردند. باید تعداد زیادی سیاره فراخورشیدی کشف و خصوصیات آنها بررسی می‌شد  تا   امکان بررسی چنین گمانه‌زنی‌ای فراهم شود. 
طی چند سال اخیر اخترشناسان موفق شدند ارزیابی نسبی از تنوع سیارات فراخورشیدی کشف‌شده داشته باشند. حدود 4درصد این سیارات خاکی؛ تقریبا 30درصد غول گازی، 31درصد اَبَرزمین و 35درصد همان اندازه نپتون هستند. همان‌طور که دیده می‌شود تعداد سیارات خاکی کم است اما سیارات گازی غول‌پیکر تعداد قابل‌ملاحظه‌ای را تشکیل می‌دهند. همچنین سیاراتی که کمی از زمین بزرگ‌ترند نیز زیادند. در منظومه‌شمسی ابرزمین نداریم. جالب اینجاست که تعداد بسیار زیادی هم سیاراتی هستند همان اندازه نپتون. گستره چنین اندازه‌هایی چندان با انتظارات اخترشناسان همخوانی ندارد. این سیارات غول‌پیکر گازی نزدیک به ستاره میزبان معمولا داغ هستند. از این رو آنها را «سیارات مشتری‌گونه» داغ می‌نامند؛ یا به اختصار «مشتری‌های داغ»! تعداد چنین سیاراتی زیاد است. فاصله آنها از ستاره کمتر از 0.1واحد نجومی است. یک واحد نجومی معادل فاصله زمین تا خورشید است. جرم مشتری‌های داغ می‌تواند تا 10برابر جرم سیاره مشتری باشد. از سوی دیگر، سیارات غول گازی وجود دارند که فاصله‌شان از ستاره میزبان 
بین 0.1 تا کمی کمتر از یک واحد نجومی است. چنین سیاراتی دمای کمتری دارند و ازاین‌رو به‌عنوان «سیارات مشتری‌گونه گرم» شناخته می‌شوند. سیارات فراخورشیدی غول گازی که در فاصله بیشتر از یک واحد نجومی قرار دارند به‌عنوان سیارات مشتری‌گونه سرد شناخته می‌شوند. اخترشناسان معتقدند سیارات غول‌پیکر گازی معمولا در فاصله‌های دور از ستاره شکل می‌گیرند. شاید منظومه‌شمسی نیز این‌گونه شکل گرفته باشد. پیرامون خورشید جوان قرصی از گاز و گردوغبار وجود داشته است. این هسته‌های اولیه با جذب گاز بیشتر رشد کردند تا درنهایت قرص گازی اطراف خورشید محو شد. البته احتمالا سیارات مشتری یا زحل در بدو پیدایش جابه‌جایی مداری هم داشته‌اند؛ ولی قدرمسلم در فاصله‌های دور از خورشید شکل‌گرفتند.
این دقیقا در تضاد با تعداد زیادی از سیارات فراخورشیدی مشتری‌گونه داغ است. به نظر می‌رسد این سیارات اگر هم در فاصله‌های دور از ستاره میزبان‌شان به وجود آمده باشند به‌تدریج به دلیل سازوکارهایی که چندان شناخته‌شده نیستند به سمت ستاره مرکزی رانده شدند. این مهاجرت سیارات می‌تواند به‌دلیل برهمکنش با قرص گازی اطراف ستاره باشد؛ و یا حتی سایر سیاراتی که به‌ وجود آمده بودند. بنابراین به نظر می‌رسد هیچ‌کدام از سامانه‌های فراخورشیدی‌ که تاکنون کشف شدند شبیه منظومه‌شمسی نیستند. همچنین مدارهای سیارات منظومه‌شمسی چندان کشیدگی ندارند. شاید روش‌هایی که تاکنون برای کشف فراخورشیدی‌ها به کار رفته است قادر نبوده‌اند سامانه‌هایی همانند منظومه‌شمسی را آشکار کنند.

دکتر محسن شادمهری - دانشیار گروه فیزیک دانشگاه گلستان