آیا سیاره نهم وجود دارد؟

ایران اکازیون:اتفاق عجیبی در لبه‌ بیرونی منظومه شمسی در حال رخ دادن است. جسمی با جرمی نزدیک به ۱۰ برابر زمین مدار برخی اجرام را تغییر می‌دهد. آیا این یک سیاره است یا با پدیده‌ای دیگر مواجه هستیم؟

اولین موردش هم به موجودات مریخی مربوط می‌شد که معتقد بود وجود دارند و می‌گفت آن‌ها را پیدا کرده است (اما این‌طور نبود). او همچنین ادعا می‌کرد خطوط عجیبی که روی سطح این سیاره دیده می‌شد کانال‌هایی برای استخراج آب از کلاهک‌‌های یخی قطبی هستند و یک تمدن در حال زوال آن‌ها را ساخته است. او بخشی از ثروتش را صرف ساخت یک رصدخانه کرد تا بتواند نگاه دقیق‌تری به مریخ بیندازد. در نهایت مشخص شد آن‌ها در واقع کوه‌ها و دهانه‌های آتشفشان روی این سیاره هستند که در تلسکوپ‌های بی‌کیفیت به دلیل خطای دید این‌گونه به نظر می‌رسند.

اما او بیش از هر چیز مصمم بود سیاره نهم منظومه شمسی را پیدا کند. سیاره‌ای فرضی به نام ” ایکس ” که در آن زمان بی‌نظمی‌های موجود در مدار اورانوس و نپتون، دو غول‌ یخی منظومه شمسی و دورترین سیاره‌ها از خورشید به آن نسبت داده می‌شد. با این که هرگز موفق به دیدن چیزی در جستجویش بود نشد اما چند دهه آخر زندگی خود را صرف یافتن آن کرد و در نهایت بعد از چندین بار فروپاشی عصبی در ۶۱ سالگی درگذشت. او حتی فکرش را هم نمی‌کرد که جستجو برای یافتن این سیاره تا سال ۲۰۲۱ – هر چند با اندکی تفاوت- همچنان ادامه داشته باشد.

مسیر اشتباه

در وصیت‌نامه‌ لوول یک میلیون دلار به مطالعه برای یافتن سیاره ایکس اختصاص داده شده بود. به این ترتیب رصد خانه او بعد از یک دوره کوتاه دعوای حقوقی با بیوه‌‌‌اش، “کنستانس لوول” به جستجوی خود برای این سیاره ادامه داد.

تنها ۱۴ سال بعد، در روز ۱۸ فوریه ۱۹۳۰ یک ستاره‌شناس جوان حین نگاه کردن به دو تصویر از آسمان‌های پرستاره، متوجه لکه کوچکی شد که برای مدتی تصور می‌شد همان سیاره گریزان ایکس است اما او در واقع پلوتو را کشف کرده بود.

دانشمندان خیلی زود دریافتد این سیاره‌ای نیست که لوول به دنبالش بود چون به اندازه کافی بزرگ نبود که بتواند نپتون و اورانوس را از مکان درست‌شان در منظومه شمسی خارج کند. پلوتو در واقع کره‌ کوچکی بود که بر حسب اتفاق در آن منطقه قرار داشت.

آخرین ضربه به سیاره ایکس در سال ۱۹۸۹ زده شد، وقتی پس از بررسی‌های کاوشگر فضایی وویجر۲ مشخص شد سیاره نپتون کمی از آنچه همه در ابتدا تصور می‌کردند سبک‌تر است. با در نظر گرفتن این نکنه سال‌ها بعد یک دانشمند ناسا با محاسبات خود ثابت کرد بی‌نظمی‌ در مدار سیاره‌های بیرونی مساله‌ای طبیعی بوده است. لوول در واقع به دنبال چیزی بود که اصلا وجود نداشت. در جست‌وجوی علائم حیات در مریخ، “پرسیوال لوول” رصدخانه‌ خود را در شهر فلگستف آریزونا به پا کرد. رصدخانه‌ای که در نهایت موفق به کشف پلوتو شد.

اما این به معنای پایان مفهوم سیاره پنهان نبود. ماموریت کاوشگر ویجر به یک کشف مهم دیگر منجر شد: کمربند کویپر که یکی از بزرگ‌ترین اجزای منظومه شمسی محسوب می‌شود، حلقه‌ای متشکل از اجرام یخی است که تا آن سوی مدار نپتون کشیده شده‌اند. این کمربند به اندازه‌ای وسیع است که تصور می‌شود صدها هزار جرم با عرض بیش‌تر از ۱۰۰ کیلومتر و نزدیک به یک تریلیون ستاره دنباله‌‌دار در آن وجود داشته باشد.

دانشمندان خیلی زود فهمیدند پلوتو نمی‌تواند تنها جرم بزرگ موجود در محدوده بیرونی منظومه شمسی باشد و حتی سیاره بودن آن را زیر سوال بردند. پس از آن یک جسم آسمانی به نام‌ “سدنا” را کشف کردند که جرمش به اندازه ۴۰ درصد پلوتو بود، بعد از آن “کواوار” و “اریس” کشف شدند که اولی نصف پلوتون بود و دومی تقریبا هم اندازه آن. کاملا واضح بود که اخترشناسان به تعریفی جدید نیاز داشتند.

در ۲۰۰۶، اتحادیه بین‌المللی ستاره‌شناسی به تنزل درجه پلوتو و سایر اجرام جدید کشف شده از سیاره به “سیاره‌ کوتوله” رای داد. “مایک براون”، استاد سیاره‌شناسی در موسسه فناوری کالیفرنیا که سرپرستی تیم شناسایی اریس را برعهده داشت خود را “مردی که پلوتو را کشت” نامید. به این ترتیب سیاره نهم دیگر وجود نداشت.

رد پای یک سیاره جدید

اما کشف این اجرام همزمان به کشف یک سرنخ مهم تازه در مسیر جستجوی سیاره پنهان منجر شد. سدنا آن طور که همه انتظار داشتند در مداری بیضی‌ شکل دور خورشید نمی‌گردد. این سیاره کوتوله مسیری عجیب و غیرمنتظره را طی می‌کند و فاصله‌اش از خورشید بین حدود ۱۱ میلیارد کیلومتر تا نزدیک به ۱۲۵ میلیارد کیلومتر متغیر است. مدار این سیارک به اندازه‌ای پر پیچ و خم است که گردش کامل آن به دور خورشید ۱۱ هزار سال طول می‌کشد. آخرین باری که سدنا در مکان کنونی‌اش قرار داشت زمانی بود که بشر تازه کشاورزی و مزرعه‌داری را آغاز کرده بود.

حرکت سدنا به گونه‌ایست که گویی چیزی دارد آن را به زور به دنبال خود می‌کشد. به این ترتیب یک جرم فرضی جدید به منظومه شمسی اضافه شد، البته نه مثل آن‌ چیزی که در گذشته تصور می‌شد. در ۲۰۱۶، همان مایک براونی که به قول خودش پلوتو را کشته بود به همراه “کنستانتین باتیگین” که او هم استاد سیاره‌شناسی موسسه فناوری کالیفرنیا است، در مقاله‌ای ایده وجود سیاره‌ای غول‌پیکر که ۵ تا ۱۰ برابر زمین است را مطرح کردند.

این ایده از آنجایی شکل گرفت که محققان دیدند به غیر از سدنا، ۶ جرم آسمانی دیگر هم در مسیری مشابه کشیده می‌شوند. سرنخ‌های دیگر هم وجود داشت از جمله این‌که همه این اجرام دقیقا در یک جهت از محور خود منحرف شده بودند. بنابر محاسبات براون و باتیگین احتمال این که هر شش جرم با انحراف محوری یکسان دقیقا در یک مسیر کشیده شوند،‌ تنها ۰/۰۰۷ درصد است.

به اعتقاد آن‌ها این سیاره نهم است که با کشش گرانشی خود مدار گردش این اجرام را از شکل طبیعی خارج کرده‌ است. اجرامی که طی سال‌ها بیشتر هم شده‌اند و تعدادشان به گفته باتیگین به ۱۹رسیده است.

با این‌که تاکنون هیچ‌کس این سیاره فرضی را ندیده اما فرضیه‌های زیادی در موردش وجود دارد. از جمله این که مدار سیاره نهم مثل سایر اجرام ورای کمربند کویپر به اندازه‌ای نامنظم است که انتظار می‌رود دورترین فاصله‌ آن از خورشید (۹۰ میلیارد کیلومتر)، دو برابر نزدیک‌ترین فاصله‌اش از آن (۴۵ میلیارد کیلومتر) باشد. دانشمندان همچنین پیش‌بینی کرده‌اند این سیاره مثل اورانوس و نپتون یخی و دارای هسته‌ای جامد است.

اما منشاء این سیاره سوال دیگری است که هنوز جواب دقیقی برایش وجود ندارد. تا کنون سه فرضیه اصلی در این باره مطرح شده. اول این که سیاره نهم در همان مکانی شکل گرفته که در حال حاضر در آن پنهان شده است. ایده‌ای که باتیگین آن را رد می‌کند چون به این معناست که منظومه شمسی از همان اوایل شکل‌گیری‌ تا مکان دوردستی که این سیاره در آن واقع شده ادامه داشته است.

اما یک فرضیه جذاب هم وجود دارد که می‌گوید سیاره نهم در واقع یک سیاره بیگانه است که خارج از منظومه شمسی و در اطراف یک ستاره‌ مجاور شکل گرفته و خورشید آن را دزدیده است. باتیگین می‌گوید:« مشکل چنین داستانی این است که به همین اندازه احتمال دارد که در رویارویی بعدی سیاره را از دست بدهی. بنابراین این مدلی از نظر آماری با مشکل روبروست.»

فرضیه بعدی ایده‌ای است که باتیگین شخصا به آن علاقه دارد اما خودش می‌گوید “کاملا بی‌عیب و نقص” نیست. بر اساس این فرضیه سیاره نهم در مراحل ابتدایی شکل‌گیری منظومه شمسی بسیار نزدیک‌تر از مکان کنونی‌اش نسبت به خورشید به وجود آمده اما مشتری و زحل آن را از خورشید دور کرده و ستاره‌های در حال عبور هم مدارش را تغییر داده‌اند.

مخفیگاه نامعلوم

اما سوال بدیهی که ذهن‌ها را مشغول می‌کند این است که اگر سیاره نهم وجود دارد چرا کسی آن را ندیده است؟ باتیگین می‌گوید: «خود من تا پیش از این که به همراه مایک با استفاده از تلسکوپ شروع به جستجوی این سیاره کردیم، اصلا نمی‌دانستم این کار چقدر می‌تواند سخت باشد. دلیل سخت بودن این جستجو این است که اغلب مطالعات حوزه اخترشناسی روی جستجوی تنها یک سوژه واحد تمرکز ندارند.»

به عنوان مثال اخترشناسان به طور معمول گروهی از اجرام مثل نوع خاصی از سیاره را جستجو می‌کنند که احتمال پیدا کردن‌شان بیشتر است. اما شکار یک سوژه‌ مشخص مثل سیاره نهم موضوعی کاملا متفاوت است. باتیگین می‌گوید: «تنها یک بخش کوچک آسمان این سیاره را در خود جای داده است.»

او علاوه بر این به سختی رزرو وقت برای استفاده از تلسکوپ هم اشاره دارد: « در واقع در حال حاضر تنها گزینه ما برای یافتن سیاره نهم تلسکوپ سوبارو است … تنها یک دستگاه در دسترس است که هر سال شاید سه شب بتوانیم از آن استفاده کنیم.» تلسکوپ غول‌آسای سوبارو که در قله آتشفشان غیرفعال مائوناکیا در هاوایی واقع شده حتی قادر است نور ضعیف دورترین اجرام آسمانی را هم ثبت کند.

“باتیگین” می‌گوید تلسکوپ ورا روبین که در شیلی در دست ساخت است تا چند وقت دیگر به راه می‌افتد و احتمالا سیاره نهم را پیدا خواهد کرد. ورا روبین نسل جدیدی از تلسکوپ است که قرار است هر چند شب یک‌بار از تمامی میدان دید خود تصویربرداری کند.

یک جایگزین جذاب

با همه این‌ها یک سناریوی به شدت متفاوت هم وجود دارد که می‌گوید خبری از سیاره نهم نیست و همه چیز زیر سر یک سیاهچاله است. این ایده اولین بار توسط “جیمز آنوین”، استاد فیزیک دانشگاه ایلینوی در شیکاگو و جیکوب شولتز، پژوهشگر دوره فوق‌دکترا در دانشگاه تورین مطرح شد. جیمز آنوین می‌گوید:‌ «تمامی شواهدی که ثابت می‌کند جرمی آسمانی در آن مکان وجود دارد به کشش گرانشی مربوط می‌شود. اما چیزهای دیگری هم وجود دارند که می‌توانند کشش گرانشی تولید کنند و خارق‌العاده‌تر هم هستند.»

یک گلوله کوچک متشکل از ماده تاریک فوق متراکم و یا یک سیاهچاله نخستین از جمله جایگزین‌های احتمالی مطرح شده برای سیاره نهم هستند. آنوین می‌گوید سیاهچاله‌ها از جمله متراکم‌ترین اجرام کائنات هستند بنابراین این امکان کاملا وجود دارد که یکی از این سیاهچاله‌ها باعث تغییر شکل مدار اجرام دوردست واقع در محدوده بیرونی منظومه شمسی باشد.

اما آیا جای نگرانی دارد اگر به جای یک سیاره یخی پای یک سیاه‌چاله در میان باشد؟

آنوین می‌گوید هیچ دلیلی برای ترس وجود ندارد: « در مرکز کهکشان یک سیاهچاله کلان‌جرم وجود دارد، اما ما نگران افتادن منظومه شمسی در آن نیستیم چون در یک مدار ثابت در اطراف آن قرار داریم.» درست است که سیاهچاله‌های نخستین هر آنچه سر راهشان قرار دارد را به درون خود می‌کشند اما این در مورد زمین و سایر سیاره‌های درونی صدق نمی‌کند چون هرگز به آن نزدیک نمی‌شوند. آنوین می‌گوید:‌ «سیاهچاله مثل جاروبرقی نیست.» به این ترتیب به گفته او برای کسی که روی زمین زندگی می‌کند، فرق چندانی ندارد که با یک سیاره پنهان روبرو باشیم یا یک سیاهچاله کشف نشده.

اما نظر باتیگین در مورد احتمال وجود سیاهچاله به جای سیاره نهم چیست؟

او می‌گوید:‌« این ایده‌ای خلاقانه است … شاید چون استاد سیاره‌شناسی هستم روی این مساله تعصب دارم اما به نظرم سیاره‌ها کمی متداول‌تر هستند … » اگر دانشمندان سیاره گمشده را پیدا کنند، احتمالا راه برای یافتن سیاره‌های دیگری که در سایر نقاط کهکشان هستند باز خواهد شد.

تنها زمان می‌تواند مشخص کند که پژوهش‌های جدید موفقیت‌آمیزتر از مطالعات لوول خواهند بود یا نه. اما باتیگین اطمینان دارد که این دو پروژه کاملا با هم فرق دارند: « تمامی طرح‌ها چه از نظر داده‌ها و چه به لحاظ ساز و کار کاملا متفاوت هستند.» در هر صورت، جستجو برای سیاره نهم افسانه‌ای تا همین‌جا هم تحول زیادی در شناخت ما نسبت به منظومه شمسی ایجاد کرده. چه کسی می‌داند تا پیش از این که جستجوها به پایان برسد، چه چیزهای دیگری کشف خواهند شد.