به گزارش خبرآنلاین و به نقل از ایسنا، ستارهشناسان با پدیدهای معماگونه مواجه شدهاند که نادر بودن سیارات در اطراف ستارههای دوتایی را به چالش میکشد. با وجود اینکه دادگاه علمی نشان میدهد اکثر ستارهها به صورت دوتایی به دنیا میآیند و بسیاری از آنها سیاره دارند، ولی تعداد سیارات چرخان دور این سیستمها به طرز شگفتانگیزی کم است.
تحقیقات تازه نشان داده که از بیش از ۶۰۰۰ سیاره فراخورشیدی تأیید شده، فقط ۱۴ مورد به دور سامانههای ستارهای دوتایی در حال گردشاند. این مشکل برای مدت طولانی بیپاسخ مانده و نه نظریههای مربوط به شکلگیری سیاره و نه نواقص تلسکوپها قادر به توضیح آن نبودهاند.
سیستم ستاره دوتایی به گروهی از ستارهها اشاره دارد که به دور یک مرکز سنگین مشترک میچرخند. سامانههای چند ستارهای نیز از بیش از دو ستاره تشکیل شدهاند. در اخترفیزیک، ستارههای دوتایی اهمیت زیادی دارند زیرا خصوصیات مدار آنها میتواند اطلاعاتی در مورد جرم و چگالی این ستارهها به اخترشناسان ارائه کند.
مطالعات جدید نشان میدهد که بخش عمدهای از ستارهها جزو سیستمهای حداقل دو ستارهای هستند. اکثر ستارههای دوتایی با استفاده از طیفسنجی شناسایی میشوند و در صورت دیدار به صورت همزمان از زمین، با اصطلاح «دوتایی گرفتی» شناخته میشوند.
اکنون یک پژوهش جدید نشان داده که بسیاری از این سیارات در ابتدا شکل میگیرند ولی با تغییر تدریجی مدار ستارهها، از بین میروند یا پرتاب میشوند. این پدیده بر اساس نظریه نسبیت عام اینشتین صورت میگیرد.
محققان روی ستارههای دوتایی نزدیک تمرکز کردند که دورههای مداری آنها ظرف کمتر از هفت روز کامل میشود. این سیستمها به دلیل مشاهدات ناسا، به ویژه توسط تلسکوپهای کپلر و TESS، اهمیت خاصی یافتهاند.
محمد فرحت، نویسنده اصلی این تحقیق از دانشگاه کالیفرنیا برکلی، تأکید میکند که در اطراف دوتاییهایی با دورههای مداری کوتاه، به طور مشخص کمبود سیارات مشاهده میشود. در واقع، تلسکوپ کپلر حدود ۳۰۰۰ دوتایی گرفتی را شناسایی کرده است.
انتظار میرفت که با توجه به اینکه حدود ۱۰ درصد از ستارههای تک، میزبان سیارات بزرگ هستند، تعداد سیارات مداری دوتایی به حدود ۳۰۰ برسد، ولی در نهایت تنها ۱۴ مورد تأیید شدند. پژوهشگران به بررسی تغییر مدارها بر اساس زمان پرداختند تا دلیل این فزونی نامتعادل را دریابند.
در یک سیستم دوتایی، دو ستاره معمولاً از نظر جرم تفاوت دارند و در مدارهای بیضی حرکت میکنند. سیارهای که به دور هر دو ستاره میچرخد، دچار تغییرات گرانشی میشود که باعث تغییر مدار آن در فضایی به نام «حرکت تقدیمی» میشود. با این حال، ساختار گرانشی نیز بر پایه نسبیت عام در نزدیکی ستارهها عمل میکند.
افزایش سن ستارههای دوتایی به تحولاتی منجر میشود که باعث نزدیکتر شدن آنها به هم میشود و در نهایت میتواند بر روی سیارات تأثیر بگذارد. به بیان دیگر، با تنگتر شدن مدارها، حرکت تقدیمی نسبیتی ستارهها تسریع میشود و برعکس، حرکت سیارات کند میشود. این نقاط بحرانی میتواند به از دست رفتن مدار سیارات منجر شود.تحقیقات جدید نشان میدهد که سیارات در مدارهای دور ستارههای دوتایی ممکن است به مرور زمان حذف شوند. این سیارات با عبور از مدارهای خود به ستارهها نزدیکتر میشوند و در این حین وارد مناطق ناپایدار دینامیکی میشوند که در آن گرانش سهجرمی شرایطی آشفته ایجاد میکند.
فرحت، یکی از محققان این مطالعه، توضیح میدهد که در این مرحله دو سناریو محتمل وجود دارد؛ یا سیاره به صورت خطرناکی به یکی از ستارهها نزدیک میشود و با مختل شدن مدار خود توسط آن، بلعیده میشود و یا تحت تأثیر جاذبه دو ستاره، مسیرش به شدت تغییر میکند و از سیستم خارج میشود. در هر دو حالت، سیاره از منظومه خارج میشود.
مدلهای شبیهسازی نشان دادهاند که این فرآیند تقریباً ۸۰ درصد از سیاراتی را که در مدار ستارههای دوتایی قرار دارند، نابود میکند و بیشتر آنها به صورت فیزیکی تخریب میشوند نه اینکه فقط جابجا شوند. نکته کلیدی این تحقیق این است که توضیح میدهد چرا تنها تعداد معدودی از سیارات در فاصلهای نزدیک به دوتاییها یافت میشوند و با وجود نزدیکی، از فاجعههای احتمالی در امان هستند.
به گفته جهاد توما، یکی از نویسندگان این مطالعه و استاد فیزیک در دانشگاه آمریکایی بیروت، این امکان وجود دارد که سیاراتی در فواصل دور از ستارههای دوتایی وجود داشته باشند، هرچند که شناسایی آنها با فناوری فعلی دشوار است. این یافتهها نشان میدهند که جهان ممکن است به طور فعال سیارات جذبی را از بین ببرد و به این ترتیب، نظریه نسبیت عام را در زمینههای جدیدتری به چالش بکشد و بر درک ستارهشناسان از رفتار سیارات تأثیر بگذارد.
به عنوان مثال، این تحقیق یک بار دیگر نحوه فهم حرکت سیارات را تغییر میدهد و نشان میدهد که برخی از جهانها به دلایل مختلف هرگز پایدار نمیمانند و درنتیجه قابل مشاهده نمیشوند.
