یک قسمت از زمین در معرض خطر بیشتری از برخورد با یک شیء بینستارهای قرار دارد
ما میدانیم که سه شیء بینستارهای (ISO) به منظومه خورشیدی داخلی ما سفر کردهاند. اُومواموا اولین اینها بود و در سال ۲۰۱۷ آمد و رفت.
۲l/بوریسوف، یک دنبالهدار بینستارهای، در سال ۲۰۱۹ ظاهر شد. و در حال حاضر، دنبالهدار بینستارهای ۳I/Atlas از بخش داخلی منظومه خورشیدی که توسط خورشید گرم شده است، بازدید میکند.
تعداد عظیمی از ISOها باید در طول تاریخ ۴.۶ میلیارد ساله منظومه خورشیدی ما عبور کرده باشند. ممکن است برخی از آنها به زمین برخورد کرده باشند.
ممکن است ISOها مسئول برخی از گودالهای اثر باستانی باشند که بقایای آنها را هنوز میتوان امروز مشاهده کرد، مانند ساختار اثر Vredefort.
مرتبط: چرا شهابداردانه بینستارهای 3I/ATLAS اینچنین عجیب بهنظر میرسد – و چرا این شیء موجودات فرازمینی نیست
منظومه خورشیدی ما امروز نسبت به گذشته بسیار آرامتر است. در اوایل تاریخ خود، توسط برخوردهای آشوبناک شکل گرفته بود. اکنون سنگها و برخوردها کمتر شدهاند؛ زیرا بخش عمدهٔ سنگها در سیارات سنگی توده شدهاند.
اما این موضوع را نمیتوان دربارهٔ ISOها گفت. دلیلی برای این باور وجود ندارد که تعداد ISOهای وارد شونده به منظومه خورشیدی امروز کمتر از گذشته باشد.
این بدان معناست که آنها خطر برخورد به زمین را به همراه دارند. آیا راهی برای کمیسازی این خطر وجود دارد؟
تحقیقات جدیدی با عنوان «توزیع اشیاء بینستارهای برخوردی به زمین» سعی در درک این خطر دارد. نویسندهٔ اصلی داریل سلگمان، استادیار در بخش فیزیک و نجوم دانشگاه ایالتی میشیگان است. مقاله بهصورت آنلاین در arxiv.org موجود است.
«در این مقاله، ما عناصر مداری، تابشها و سرعتهای پیشبینیشدهٔ اشیاء بینستارهای برخوردی به زمین را محاسبه میکنیم»، نویسندگان مینویسند.
کار آنها تعداد ISOها را محاسبه نمیکند؛ چون هیچ محدودیتی برای تعداد موجود نیست. این کار فقط به توزیع پیشبینیشدهٔ آنها میپردازد.
در مورد منبع ISOها، آنها بر «کینماتیک ستارگان نوع M» تمرکز میکنند. ستارگان M که به «سرخپیکرها» نیز مشهورند، بیشترین تعداد ستارگان در راه شیری را تشکیل میدهند. بر این اساس میتوان استدلال کرد که بیشتر ISOها از سامانههای خورشیدی سرخپیکرها، صرفاً بهدلیل فراوانیشان، پرتاب میشوند.
با این حال، نویسندگان اذعان میکنند که این تا حدودی دلخواه است.
«این انتخاب بهصراحت تا حدودی دلخواه است زیرا کینماتیک اشیاء بینستارهای محدود نیست»، آنها توضیح میدهند.
پژوهشگران برای درک این مسأله از شبیهسازیها استفاده کردند.
«ما یک جمعیت مصنوعی از ~۱۰10 شیء بینستارهای با کینماتیک ستارگان M تولید میکنیم تا حدود ~۱۰4 شیء برخوردی به زمین به دست آوریم»، پژوهشگران مینویسند.
شبیهسازیهای آنها نشان میدهد که احتمال آمدن ISOها از دو جهت دو برابر بیشتر است: نقطهٔ اوج خورشیدی و صفحهٔ کهکشانی.
نقطهٔ اوج خورشیدی (solar apex) جهتگیری است که خورشید نسبت به همسایگان خود در کهکشانی دنبال میکند. بهعبارت دیگر، مسیر عبور خورشید در راهشیری است. بهدلیل حرکت منظومه خورشیدی در این جهت، احتمال آمدن ISOها از نقطهٔ اوج خورشیدی بیشتر است؛ گویی در حال رانندگی با خودرویم و بهسختی بیشتر به قطرات باران برخورد میکنیم.
صفحهٔ کهکشانی (galactic plane) منطقهٔ مسطح و دیسکمانند است که راهشیری در آن قرار دارد. چون بیشتر ستارگان در این ناحیه متمرکزند، احتمال آمدن ISOها از این منطقه بالاست. ISOهایی که از سمت جلو میآیند، سطح مقطع برخوردی بیشتری دارند.
شبیهسازیها همچنین نشان میدهند که ISOهایی که از نقطهٔ اوج خورشیدی و صفحهٔ کهکشانی میآیند، سرعت بالاتری دارند؛ اما بهطور غیرمنتظره، آنهایی که میتوانند به زمین برخورد کنند، سرعت کمتری دارند.
این به این دلیل است که زیرمجموعهای از ISOها که میتوانند به زمین برخورد کنند، تمایل دارند اجسامی با فرسایی کم (orbital eccentricity پایین) و مسیرهای فوقالاری داشته باشند. گرانش خورشید تأثیر بیشتری بر این اجسام دارد و میتواند بهطور ترجیحی اجسام با سرعت کمتر را بهدست بگیرد و آنها را به مسیرهای عبور از زمین منتقل کند.
فصلها نیز نقش مهمی ایفا میکنند. ISOهایی که بالاترین سرعت برخورد را دارند، احتمالاً در بهار میرسند، زیرا زمین به سمت نقطهٔ اوج خورشیدی حرکت میکند. اما در زمستان، تعداد برخوردکنندههای بالقوه بیشتر است، زیرا در آن زمان زمین به سوی پشتنقطهٔ خورشید (antapex)، جایی که خورشید از آن دور میشود، قرار دارد.
در مورد اینکه کدام بخش از زمین بیشترین خطر مواجهه با یک ISO دارد، عرضهای پایین نزدیک به خط استوا بیشترین خطر را دارند. همچنین در نیمکرهٔ شمالی، که تقریباً ۹۰٪ جمعیت جهان در آن ساکن هستند، خطر کمی بالاتری برای برخورد وجود دارد.
همانطور که پیشتر توضیح دادیم، این تحقیق تنها برای ISOهایی است که از سامانههای سرخپیکر (M-dwarf) پرتاب شدهاند.
«این توزیعها تنها برای اشیاء بینستارهای با کینماتیک ستارگان M قابل اعمال هستند. فرضهای متفاوتی برای کینماتیک باید توزیعهای ارائهشده در این مقاله را تغییر دهند»، نویسندگان توضیح میدهند. اما آنها همچنین به این نکته اشاره میکنند که نکات اصلی مطالعهشان احتمالاً در مورد سایر کینماتیکها نیز صادق است.
«ویژگیهای برجستهای که در این بخش خلاصه شدهاند، بهاحتمال زیاد برای کینماتیکهای مختلف نیز صادق هستند؛ شاید با اثری کمتر یا متمایزتر»، پژوهشگران مینویسند.
قابل تکرار است که این کار تعداد ISOها را پیشبینی نمیکند. راهی برای اندازهگیری این عدد وجود ندارد.
«در این مقاله عمداً از انجام پیشبینی قطعی دربارهٔ نرخ اشیاء بینستارهای برخوردی خودداری میکنیم»، نویسندگان در نتیجهگیری خود مینویسند.
اما نتایج به مشاهدات آینده با رصدخانهٔ ورا روبین و نظرسنجی Legacy Survey of Space and Time (LSST) کمک میکنند. این اطلاعات به ستارهشناسان درک بهتری از توزیع ISOهایی که باید توسط VRO شناسایی شوند، میدهد.
ما تازه در حال آگاهی یافتن نسبت به ایدهٔ ISOها هستیم.
این مقاله به ما ایدهای میدهد که ISOهای برخوردی به زمین از چه مسیری احتمالا میرسند، چه زمانی بیشترین احتمال برخورد را دارند و در کجا بیشترین احتمال برخورد را دارند. به محض فعال شدن VRO و LSST، ستارهشناسان دادههایی را جمعآوری خواهند کرد که یا این نتایج را تأیید یا رد میکند.
این مقاله ابتدا توسط Universe Today منتشر شد. مقالهٔ اصلی را بخوانید.