کشف شگفت انگیز کاوشگر ناسا از کمربند کویپر

داده‌های کاوشگر نیو هورایزنز در حالی که به آرامی در کمربند کویپر در حال گذر است، به سطوح غیرمنتظره‌ای از ذرات اشاره می‌کند که نشان می‌دهد این میدان دونات‌شکل به ‌طور قابل‌توجهی بیش از تخمین‌های قبلی از خورشید دورتر است.

به نقل از اس‌ای، این جدیدترین شواهدی است که نشان می‌دهد شناخت ما از منظومه شمسی بیرونی ناقص است و می‌تواند به ما کمک کند تا منظومه سیاره‌ای خود و سایر کهکشان‌های بیرونی را بهتر درک کنیم.

الکس دونر فیزیکدان دانشگاه کلرادو بولدر می‌گوید: ماموریت نیو هورایزنز اولین اندازه‌گیری مستقیم غبار میان‌سیاره‌ای را بسیار فراتر از نپتون و پلوتون انجام می‌دهد، بنابراین هر رصدی می‌تواند منجر به یک اکتشاف شود.

وی افزود: این ایده که ممکن است کمربند کویپر گسترده‌تری را با جمعیت کاملاً جدیدی از اجرام که با هم برخورد می‌کنند و غبار بیشتری تولید می‌کنند، شناسایی کرده باشیم، سرنخ دیگری در حل اسرار دورترین مناطق منظومه شمسی ارائه می‌دهد.

کمربند کویپر(Kuiper Belt) عملا در سال ۱۹۳۰ از سوی اخترشناسی به نام اف.کی. لئونارد به صورت نظریه مطرح شد، اما نام‌گذاری این نظریه به شکل فوق به افتخار جرارد کویپر اخترشناس هلندی‌تبار شاغل در آمریکا انجام شد. وی بر پایه مدار برخی از دنباله‌دارهای شناخته شده و وجود اجرامی مانند سیاره کوتوله  پلوتون باور داشت که کمربندی از اجرام دنباله‌دارمانند در ورای مدار نپتون وجود دارند. ۲۰ سال پس از مرگ او نخستین جرم کمربند کویپر در فاصله ۴۲ واحد نجومی از خورشید شناخته شد. این جرم به قطر ۲۴۰ کیلومتر با نام ۱۹۹۲QB۱ نام‌گذاری شد.

از آن زمان تاکنون بیش از ۸۰۰ جرم دیگر در کمربند کویپر یافته شده ‌است. گمان می‌رود حداقل ۳۵ هزار جهان یخ زده با قطری بیش از ۱۰۰ کیلومتر در این منطقه وجود داشته باشند و شاید ده‌ها برابر بیش از این، اجرام کوچک‌تری در کمربند کویپر پنهان از دید ما باشند. کل جرم موجود در کمربند کویپر باید چند صد برابر جرم موجود در کمربند سیارک‌ها که در میان مدار مریخ و مشتری وجود دارند، باشد.

کمربند کویپر منشاء اصلی دیسک پراکنده است که خاستگاه ریزسیاره‌ها و جسم فرانپتونی است. از جمله اجسامی که در این کمربند هستند می‌توان اریس و پلوتون را نام برد. به استثنای سرس، تمام سیاره‌های کوتوله در کمربند کویپر قرار دارند.

گفتنی است که ریشه این کلمه، هلندی و با تلفظ کایپر است، اما خود جرارد کویپر که دانشمندی هلندی آمریکایی بود ترجیح می‌داد این کلمه با تلفظ آمریکایی، کویپر خوانده شود.

کمربند کویپر با چگالی بالایی از اجسام سنگی و یخی شناخته می‌شود و همانطور که ممکن است بدانید، به دلیل اینکه از خورشید بسیار دور است، بسیار سرد و یخی است. این کمربند پر از صخره‌های بزرگ و سیارات کوتوله و دسته‌ای کامل از اجرام است که ما واقعا نمی‌توانیم آنها را ببینیم، زیرا آنها کوچک هستند و آنجا بسیار تاریک نیز هست. اما گرد و غباری که از آن دیده می‌شود، می‌تواند تا حدودی درباره آنچه در حال وقوع است به ما بگوید.

قبلاً تصور می‌شد که کمربند کویپر بسیار بزرگ است و از مدار نپتون، حدود 30 واحد نجومی از خورشید شروع می‌شود و تا فاصله‌ای نامعلوم به سمت بیرون امتداد می‌یابد. با این حال، تصور می‌شد که منطقه اصلی داخلی آن در فاصله حدود 50 واحد نجومی خاتمه می‌یابد.

نیوهورایزنز که یکی از کاوشگرهای ساخته ناسا است، برای کاوش بیرون منظومه شمسی به فضا پرتاب شده است. این کاوشگر در سال 2015 از پلوتون که با فاصله متوسط 39 واحد نجومی به دور خورشید می‌چرخد، بازدید کرد و به راه خود ادامه داد. سپس در ژانویه 2019 از کنار یک جرم عجیب به نام آروکوث(Arrokoth) گذشت که در فاصله متوسط 44.6 واحد نجومی به دور خورشید می‌چرخد.

از آن زمان، نیو هورایزنز بین فواصل 45 تا 55 واحد نجومی به جمع‌آوری داده‌ها ادامه می‌دهد و با دقت آنها را به زمین می‌فرستد.

حالا ابزار شناسایی گرد و غبار نیو هورایزنز گرد و غبار بسیار بیشتری از آنچه دانشمندان انتظار داشتند در آن فاصله وجود داشته باشد، شناسایی کرده است.

چگالی بالای گرد و غبار به این معنی است که یا باید گرد و غبار اضافی تولید شود یا نیروهای تشعشع خورشیدی به طور غیرمنتظره‌ای گرد و غبار را از مناطق متراکم‌تر به آن فضا براند.

محتمل‌ترین منبع گرد و غبار اضافی، فعل و انفعالات بین اجرام بزرگتر، مثلاً برخورد خواهد بود. این بدان معناست که باید به اندازه کافی سنگ‌های یخی وجود داشته باشد که با توالی نسبی به هم برسند.

مشاهدات اخیر نیو هورایزنز نشان می‌دهد که منطقه اصلی داخلی کمربند کویپر ممکن است تا 80 واحد نجومی گسترده باشد، به این معنی که این کشف با فرضیه‌هایی مبنی بر که کمربند کویپر ممکن است بزرگتر از حد انتظار باشد، مطابقت دارد.

نیو هورایزنز در حال حاضر بیش از 58 واحد نجومی از خورشید فاصله دارد و در حال سپری کردن دومین ماموریت توسعه یافته خود است. نیو هورایزنز که دستورات و انتظارات اولیه گذشته را اجرا می‌کند، همچنان داده‌ها را به خانه ارسال می‌کند.

دانشمندان امیدوارند که نیو هورایزنز حداقل تا 100 واحد نجومی دوام بیاورد و شاید اگر خوش شانس باشیم بتواند تا لبه منظومه شمسی، یعنی فراتر از 120 واحد نجومی برود.

آلن استرن اخترشناس و پژوهشگر اصلی ماموریت نیو هورایزنز از موسسه تحقیقاتی ساوث‌وست می‌گوید: این نتایج علمی جدید از نیو هورایزنز می‌تواند برای اولین بار باشد که فضاپیمایی جمعیت جدیدی از اجرام را در منظومه شمسی ما کشف می‌کند. من نمی‌توانم صبر کنم تا ببینم سطح گرد و غبار بالای کمربند کویپر تا کجا امتداد دارد.

این کشف شگفت انگیز در مجله Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.