آیا ممکن است سیارهای بزرگ و ناشناخته در دورترین بخشهای منظومه شمسی ما وجود داشته باشد؟ این پرسش جذاب علمی، دهههاست که ذهن اخترشناسان را به خود مشغول کرده است. حتی پیش از کشف پلوتو در دهه ۱۹۳۰ میلادی، ایده وجود سیارهای پنهان که گاهی با نام «سیاره X» از آن یاد میشود، به عنوان توجیهی برای انحراف مسیر مدار اورانوس مطرح شد؛ چرا که مدار اورانوس با آنچه قوانین فیزیک پیشبینی میکردند، همخوان نبود. در آن زمان، برخی اخترشناسان نیروی گرانشی سیارهای بزرگتر از زمین را عامل این تفاوت دانستند.
زمینه علمی و مسیر نظریه سیاره نهم
به گزارش سایت علمی conversation، تا دهه ۹۰ میلادی، این معما همچنان باقی بود تا اینکه با محاسبه دوباره جرم نپتون، ابهام مدار اورانوس توضیح داده شد. اما در سال ۲۰۱۶، کونستانتین باتیگین و مایک براون از موسسه فناوری کالیفرنیا (Caltech) فرضیه جدیدی درباره احتمال وجود سیارهای نهم مطرح کردند.
این نظریه به کمربند کویپر مربوط است—منطقهای وسیع مملو از سیارههای کوتوله، سیارکها و مواد دیگر فراتر از مدار نپتون (که پلوتو را نیز شامل میشود). تاکنون دهها جرم آسمانی در این ناحیه، موسوم به اجرام فرا-نپتونی (Trans-Neptunian Objects یا TNO)، کشف شدهاند که مدارشان به طور قابل توجهی نسبت به الگوی معمول مورد انتظار منحرف است. باتیگین و براون بر این باورند که وجود جرمی با جاذبه قویتر میتواند چگونگی مدار این اجرام را توضیح دهد و سیاره نهم میتواند نقش کلیدی در این پدیده داشته باشد.
مقایسه با ساختارهای مداری دیگر منظومه شمسی
تشبیهی جالب را میتوان در مدار ماه یافت: ماه حول خورشید و نیز زمین به طور همزمان در حرکت است. اگرچه ماه در هر ۳۶۵/۲۵ روز یک بار به دور خورشید میچرخد، اما میدان گرانشی قوی زمین باعث میشود هر ۲۷ روز نیز دور آن بچرخد. پس، برجستهترین نکته این است که ساختارهای گرانشی میتوانند مدار اجرام را پیچیده و پیشبینیناپذیر کنند—همان اتفاقی که شاید در کمربند کویپر هم رخ میدهد.
هرچند جامعه علمی ابتدا نسبت به نظریه سیاره نهم تردید داشتند، اما با پیشرفت فناوری رصدخانهها و افزایش توان تحلیل دادهها، شواهد بیشتری مبنی بر رفتار نامنظم مدار اجرام فرا-نپتونی به دست آمد. براون در سال ۲۰۲۴ اشاره کرد که این دادهها نمیتوانند به راحتی با مدلهای فعلی توضیح داده شوند.
کشف اجرام جدید در کمربند کویپر و پرسشهای تازه
در سال ۲۰۱۸، یک نامزد سیاره کوتوله تازه به نام 2017 OF201 کشف شد که تقریباً ۷۰۰ کیلومتر قطر دارد (حدود ۱۸ بار کوچکتر از زمین) و مداری بسیار بیضوی و کشیده دارد. این شواهد، یا نشان از برخوردی شدید در گذشته این جرم یا تاثیر گرانشی از سوی سیارهای پنهان دارد.
اما اگر سیاره نهم وجود دارد، چرا یافت نشده است؟ برخی اخترشناسان معتقدند هنوز دادههای کافی برای اثبات قطعی وجود آن از مدار اجرام کویپر در دست نیست. علاوه بر این، فرضیات جایگزین همچون حلقهای از ذرات باقیمانده یا حتی ایده غیرمعمول وجود یک سیاهچاله کوچک مطرح شده است.
محدودیت دادهها و دشواری رصد مناطق بیرونی منظومه شمسی
بزرگترین مسئله، زمان اندک رصد بخشهای بیرونی منظومه شمسی است. برای مثال، 2017 OF201 هر ۲۴ هزار سال یک بار خورشید را دور میزند و سنجش تاثیرات گرانشی ظریف به چندین دوره مداری نیاز دارد.
در سالهای اخیر، کشف اجرام جدید در کمربند کویپر رکورد تازهای زد. یکی از مهمترین این کشفیات، 2023 KQ14 است که توسط تلسکوپ سوبارو در هاوایی شناسایی شد. این جرم که «سدنوید» نامیده میشود، عمده عمر خود را در فاصلهای دوردست از خورشید سپری میکند، اما همچنان در حوزه تاثیر جاذبه خورشیدی باقی میماند (تا حدود ۵۰۰۰ واحد نجومی؛ هر واحد نجومی معادل فاصله زمین تا خورشید است). سدنوید بودن این جرم هم به معنی تاثیر اندک گرانش نپتون بر مدار آن است.
2023 KQ14 نزدیکترین فاصله خود تا خورشید را حدود ۷۱ واحد نجومی و دورترین نقطه را نزدیک به ۴۳۳ واحد نجومی طی میکند؛ در مقایسه با نپتون که تنها در فاصله ۳۰ واحد نجومی از خورشید قرار دارد. این مدار بسیار بیضوی است، اما در مقایسه با 2017 OF201 ثبات بیشتری دارد؛ به طوری که حضور هیچ سیاره بزرگ فرضی، حتی سیاره نهم، تاثیر قابل توجهی در مسیر آن ندارد. اگر سیاره نهم واقعاً وجود داشته باشد، احتمالاً باید فراتر از ۵۰۰ واحد نجومی از خورشید قرار گرفته باشد.
نکته جالبتر اینکه این چهارمین سدنوید مشاهده شده است. سه سدنوید دیگر نیز مداری پایدار دارند و این امر فرضیه سیاره نهم را به چالش میکشد و دستکم مکان احتمالی آن را در اعماق دورتری از منظومه شمسی میبرد.
چالشهای فناوری و افق پیشِ رو در شناسایی سیاره نهم
با وجود این سوالات و محدودیتها، احتمال تاثیر سیارهای عظیم بر مدار اجرام کمربند کویپر کاملاً منتفی نیست. اما محدودیتهای سفرهای فضایی حتی بدون سرنشین نیز یافتن چنین سیارهای را بسیار دشوار کرده است. برای مثال، بر اساس سرعت فضاپیمای نیوهورایزنز ناسا، سفر تا فاصله کافی منظومه شمسی برای یافتن این سیاره حدود ۱۱۸ سال طول میکشد.
این محدودیت سبب میشود که اخترشناسان فعلاً به مشاهدههای زمینی و تلسکوپهای فضایی اتکا کنند. فناوریهای رصدی روزبهروز پیشرفتهتر میشوند و هر سال چندین سیارک جدید و اجرام دوردست کشف میشوند. این روند به آرامی پرده از اسرار ناحیههای ناشناخته منظومه شمسی برخواهد داشت.
نتیجهگیری
آیا واقعاً سیارهای عظیم در اعماق تیره منظومه شمسی پنهان شده است؟ با وجود نبود شواهد قطعی، شواهد غیرمستقیم و رفتار مرموز مدار اجرام کمربند کویپر زمینهای مهم برای ادامه جستجو فراهم کردهاند. پیشرفت ابزارهای رصدی و تحلیل دقیقتر دادهها میتواند در سالهای آینده پاسخی روشنتر به این پرسش بنیادین نجوم خورشیدی دهد. تا آن زمان، تماشای این فضای بیکران و پیگیری اخبار اکتشافات جدید، ما را یک گام به حل این معمای بزرگ کیهانی نزدیکتر خواهد کرد.