کد خبر: ۵۴۰۸۴۱
تاریخ انتشار: ۲۶ اسفند ۱۴۰۰ - ۱۴:۱۴

منظومه شمسی دارای هشت سیاره است، اما تحت شرایطی خاص و با حذف برخی محدودیت‌ها در یک مدل فرضی می‌توان تعداد سیاره‌ها را تا هزاران سیاره افزایش داد که در ادامه این شرایط و محدودیت را بررسی می‌کنیم.

سامانه خورشیدی در مقایسه با دیگر منظومه‌های سیاره‌ای شناخته‌شده دارای تعداد زیادی سیاره است. به‌طور کلی ۸۱۲ منظومه‌ سیاره‌ای با سه یا تعداد بیشتری سیاره‌ وجود دارند و تنها تعداد سیاره در یکی از منظومه‌ها به نام کپلر-۹۰ با تعداد سیاره‌های منظومه شمسی برابر است. البته ممکن است بسیاری از منظومه‌های سیاره‌ای دارای سیاره‌های داخلی کوچک باشند که برای دانشمندان قابل‌ کشف نیستند.

به گفته‌ شان ریموند (Sean Raymond)، ستاره‌شناس آزمایشگاه اخترفیزیک بوردیو (Bordeaux Astrophysics Laboratory) فرانسه، ساختار یک منظومه‌ سیاره‌ای حاصل مجموعه‌ای از معیارهای پیچیده مثل اندازه‌ ستاره‌ها و سیاره‌ها، نوع سیاره‌ها (سنگی یا گازی)، تعداد اقمار، موقعیت سیارک‌ها و دنباله‌دارهای بزرگ و همچنین مسیر مدار سیاره‌ها است. علاوه بر این‌ها ممکن است برخوردهای شدید و جنگ گرانشی بین سیاره‌ها، صدها میلیون سال طول بکشد تا در نهایت یک منظومه به آرایشی پایدار برسد.

بررسی شرایط سیاره‌ها در منظومه شمسی مهندسی‌شده

با این‌ حال به گفته‌ ریموند اگر تمدنی فوق پیشرفته با فناوری و منابعی فراتر از ظرفیت‌های فعلی داشتیم، می‌توانستیم تمام این محدودیت‌ها را برطرف کنیم و یک سامانه خورشیدی با حداکثر تعداد سیاره‌ها طراحی کنیم. در منظومه شمسی مهندسی‌شده می‌توان فرض کرد که هیچ محدودیتی از نظر مواد اولیه برای ساخت سیاره‌ها وجود ندارد و سیاره‌ها را به صورت مصنوعی ساخت و در موقعیت دلخواه قرار داد.

همچنین در این مدل می‌توان قمرها، سیارک‌ها، دنباله‌دارها و دیگر موانعی را که پیچیدگی را افزایش می‌دهند، حذف کرد. تنها محدودیت موجود گرانش است؛ سیاره‌ها باید در آرایشی پایدار در مدار خورشید قرار بگیرند و تداخلی با یکدیگر نداشته باشند. سیاره معمولا به‌ عنوان جرمی سماوی در مدار خورشید تعریف می‌شود که جرم کافی برای رسیدن به موازنه‌ هیدرواستاتیک (شکل کروی) را دارد و مجاورت مدار خود را از سنگ‌ریزه‌ها پاک کرده است.

در منظومه‌ مهندسی‌شده، تعریف حداکثر تعداد سیاره‌ها بر‌ اساس تعداد مدارهای سیاره‌ای اطراف خورشید با حفظ پایداری آن‌ها صورت می‌گیرد. ریموند می‌گوید: «در شرایط ناپایداری یک منظومه سیاره‌ای، مدار سیاره‌ها یکدیگر را حذف می‌کنند؛ یعنی با یکدیگر برخورد کرده یا از نظر گرانشی پراکنده می‌شوند.»

منظومه شمسی و شعاع هیل

حداقل فاصله‌ بین مدار سیاره‌های مختلف در منظومه‌ای پایدار به اندازه‌ هر سیاره یا به صورت دقیق‌تر شعاع هیل (Hill) آن وابسته است. شعاع هیل سیاره به فاصله‌ بین سیاره و لبه‌ کره نفوذ (Sphere of Influence) آن قرار می‌گیرد. کره نفوذ، ناحیه‌ای کروی شکل در اطراف یک جرم آسمانی بوده که در آن تاثیر گرانشی اولیه بر یک جسم در حال چرخش همان جسم است. این اصطلاح معمولا برای توصیف مناطقی در منظومه شمسی استفاده می‌شود که در آن سیاره‌ها بر مدار اجرام دیگر پیرامون خود مانند قمرها تسلط دارند.

هرچقدر سیاره‌های کلان جرم‌تر نیروی گرانشی قوی‌تری را اعمال کنند، یعنی شعاع هیل بزرگ‌تری دارند. به‌ همین‌ دلیل فاصله‌ بین مدار زمین و مریخ، هفت برابر کوچک‌تر از فاصله‌ بین مدارهای مریخ و مشتری است. بنابراین تعداد مدارهایی که در منظومه شمسی قرار می‌گیرند، به اندازه‌ سیاره‌ها وابسته هستند. برای مثال مشتری چون نزدیک به ۳۰۰ برابر سنگین‌تر از زمین است، شعاع هیل آن ده برابر بیشتر بوده و ۱۰ مدار مجزای زمینی در فضایی که مدار مشتری اشغال کرده است، جا می‌شوند. پس برای حداکثرسازی تعداد سیاره‌ها در یک منظومه باید سیاره‌ها را تا حد ممکن کوچک کرد.

اندازه‌ سیاره‌ها یکی از جنبه‌های کلیدی حداکثر‌سازی تعداد مدارهایی است که در یک منظومه‌ مهندسی‌شده قرار می‌گیرند. در منظومه شمسی تمام سیاره‌ها در جهت یکسانی به دور خورشید می‌چرخند و دلیل این مسئله هم شکل‌گیری آن‌ها از ابر بزرگی از غبار است که در همان جهت به دور خورشید می‌چرخید.

با این‌ حال در منظومه شمسی مهندسی‌شده، سیاره‌هایی وجود دارند که می‌توانند در جهت‌های مخالف به دور خورشید بچرخند. در‌ نتیجه اگر دو سیاره در جهت‌های مخالف در مدار خورشید قرار بگیرند، نیروهای گرانشی بین آن‌ها تا اندازه‌ای ضعیف می‌شود و حداقل فاصله‌ امن بین مدارهایشان کاهش می‌یابد.

ریموند می‌گوید: «اگر دو سیاره در یک جهت به دور خورشید بچرخند، زمان بیشتری طول می‌کشد تا با یکدیگر ملاقات کنند و بر هم تاثیر گرانشی داشته باشند. اگر سیاره‌ها در جهت مخالف حرکت کنند در زمان کوتاه‌تری با یکدیگر ملاقات کرده و بدون برخورد یا انحراف می‌توانند به یکدیگر نزدیک‌تر شوند.» در‌ نتیجه اگر حرکت مخالف‌گرد (Retrograde) را در منظومه‌ مهندسی‌شده ایجاد کنیم، می‌توانیم فضای مورد نیاز میان هر مدار را به حداقل برسانیم و سیاره‌های بیشتری را در فضایی فشرده‌تر قرار دهیم.

مدار مخالف‌گرد

ماهواره مخالف‌گرد به رنگ قرمز که در خلاف جهت چرخش جسم آبی می‌گردد.

 

تا این مرحله فرض کردیم هر مدار در منظومه‌ مهندسی‌شده شامل یک سیاره است، اما می‌توان چند سیاره با یک مدار مشترک داشت که تروجان (Trojan) نامیده می‌شوند. اگر بخواهیم تعداد سیاره‌ها را در منظومه‌ مهندسی‌شده افزایش دهیم، باید چند سیاره‌ تروجان داشته باشیم، اما این نکته را در نظر داشته باشید که تعداد سیاره‌های یک مدار باید به گونه‌ای فاصله‌گذاری شوند تا ثبات خود را حفظ کنند.

ستاره‌شناسان باور دارند می‌توان ۴۲ سیاره در ابعاد زمین را روی یک مدار قرار داد. البته احتمال وجود این تعداد سیاره با یک مدار مشترک از نظر عملی صفر است؛ زیرا سیاره‌ها برای حفظ ثبات باید دقیقا هم‌اندازه بوده و هم‌زمان با هم شکل گرفته باشند، اما در منظومه‌‌ شمسی مهندسی‌شده این تعداد و ابعاد برای سیاره‌ها در مدار امکان‌پذیر است و حتی می‌توان تعداد آن‌ها را به مرور افزایش داد.

برای حداکثرسازی تعداد سیاره‌ها، منظومه‌ مهندسی‌شده‌ تا هزار واحد نجومی (AU) از خورشید گسترش می‌یابد. یک واحد نجومی به فاصله‌ میانگین از خورشید تا مدار زمین گفته می‌شود که معادل ۱۵۰ میلیون کیلومتر است. این در حالی است که مرز تعریفی منظومه شمسی کنونی حدود ۱۰۰ واحد نجومی از خورشید فاصله دارد.

منظومه شمسی
نموداری که حداکثر تعداد سیاره‌های هم‌اندازه با زمین را در مدار خورشید نشان می‌دهد؛ ۵۷ مدار که هر کدام شامل ۴۲ سیاره هستند. خطوط آبی نشان‌دهنده‌ مدارها و خطوط قرمز نشان‌دهنده‌ مدارهای مخالف‌گرد می‌باشد.

 

حداکثر تعداد سیاره در یک منظومه شمسی مهندسی‌شده

با توجه به تمام موارد مذکور، در صورتی که سیاره‌ها در ابعاد زمین باشند، می‌توان ۵۷ مدار هرکدام با ۴۲ سیاره ایجاد کرد که در مجموع شامل حدود ۲۴۰۰ سیاره می‌شود. اگر سیاره‌ها کوچک‌تر باشند (مثلا یک‌ دهم انداز‌ه‌ زمین) می‌توان ۱۲۱ مدار با ۸۹ سیاره داشت که در این صورت تعداد کل سیاره‌ها به حدود ۱۱ هزار می‌رسد. با کاهش اندازه سیاره‌ها به ابعادی معادل ماه می‌توان به ۳۴۱ مدار رسید که هر کدام ۱۹۳ سیاره دارند و در مجموع تعداد سیاره‌ها حدود ۶۶ هزار تخمین زده می‌شود.

منبع: اسپاش

ارسال نظرات
نام:
ایمیل:
* نظر: