کشف فسیلی که از منظومه شمسی اولیه باقی مانده است

«تلسکوپ سوبارو»(Subaru Telescope) چهارمین عضو از «سدنوئیدها»(Sednoids) را آشکار کرده است که گروهی از اجرام کوچک با مدارهای عجیب در اطراف لبه بیرونی منظومه شمسی هستند.

به نقل از وب‌سایت مرکز اخترفیزیک محاسباتی ژاپن، پژوهشگران این جرم جدید را که با نام رسمی «2023 KQ14» شناخته می‌شود، «آمونیت»(Ammonite) نامیده‌اند. شبیه‌سازی‌های عددی با استفاده از منابع محاسباتی از جمله منابع «رصدخانه ملی ستاره‌شناسی ژاپن»(NAOJ) نشان می‌دهند که این جرم از زمان مراحل اولیه تشکیل منظومه شمسی، یک مدار پایدار را حفظ کرده است. انتظار می‌رود آمونیت به عنوان یک فسیل، خاطرات دوران کودکی منظومه شمسی را حفظ کرده باشد. این جرم ممکن است سرنخ‌هایی را از وجود سیاره فرضی نهم و ریشه‌های منظومه شمسی ارائه دهد.

آمونیت توسط پروژه «تشکیل منظومه شمسی بیرونی: یک میراث یخی»(FOSSIL) کشف شد که از دوربین «HSC» تلسکوپ سوبارو استفاده می‌کند. پروژه FOSSIL در سال ۲۰۲۰ توسط یک گروه بین‌المللی به سرپرستی پژوهشگرانی از ژاپن و تایوان برای کاوش در سیاره‌های یخی منظومه شمسی بیرونی آغاز شد. پروژه FOSSIL با مشاهده اجرام کوچکی که ردپایی را از خرده‌سیاره‌های تشکیل‌شده هنگام تولد منظومه شمسی در خود جا داده‌اند، قصد دارد تاریخ منظومه شمسی را از گذشته تا به امروز کشف کند. نام FOSSIL نشان‌دهنده هدف این پروژه برای کشف فسیل‌های منظومه شمسی است.

دکتر «فومی یوشیدا»(Fumi Yoshida) از «دانشگاه بهداشت حرفه‌ای و محیطی ژاپن» و «موسسه فناوری چیبا»(Chiba Institute of Technology) که سرپرستی پروژه FOSSIL را بر عهده دارد، گفت: در سال‌های اخیر، فضاپیماهایی برای مشاهده دقیق و جمع‌آوری نمونه به اجرام کوچک گوناگونی در منظومه شمسی فرستاده شده‌اند اما این فضاپیماها تنها مناطق محدودی از منظومه شمسی را کاوش کرده‌اند. بیشتر مناطق منظومه شمسی وسیع هنوز ناشناخته مانده‌اند. مشاهدات میدان وسیع با تلسکوپ سوبارو به طور پیوسته در حال گسترش مرزهاست.

آمونیت در مشاهدات به‌دست‌آمده در مارس، مه و اوت ۲۰۲۳ با استفاده از تلسکوپ سوبارو و دوربین HSC آن کشف شد. مشاهدات بعدی در ژوئیه ۲۰۲۴ که با «تلسکوپ کانادا-فرانسه-هاوایی»(CFHT) به دست آمدند، مدار دقیق آن را آشکار کردند. با بررسی تصاویر گذشته موجود در بایگانی داده‌ها، آمونیت در داده‌های دوربین «DECam» از سال‌های ۲۰۲۱ و ۲۰۱۴ که با دوربین انرژی تاریک روی تلسکوپ چهار متری «بلانکو»(Blanco) به دست آمده بودند و همچنین در عکس‌های گرفته‌شده توسط «رصدخانه ملی کیت پیک»(Kitt Peak National Observatory) در سال ۲۰۰۵ نیز شناسایی شد. این یافته‌ها امکان گردآوری ۱۹ سال داده‌های رصدی را فراهم کرده و دقت مدار آمونیت را به طور قابل توجهی بهبود بخشیده‌اند.

گروه پروژه FOSSIL، شبیه‌سازی‌های عددی از تکامل مداری آمونیت را نیز با استفاده از منابع محاسباتی گوناگون انجام دادند. نتایج نشان داد که آمونیت حداقل ۴.۵ میلیارد سال، یک مدار پایدار را حفظ کرده است. اگرچه مدار کنونی آن با سایر سدنوئیدها تفاوت دارد اما شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که حدود ۴.۲ میلیارد سال پیش، مدارهای آنها به طور چشمگیری مشابه بوده است.

این واقعیت که آمونیت در حال حاضر مداری متفاوت از سایر سدنوئیدها را دنبال می‌کند، نشان می‌دهد که منظومه شمسی بیرونی متنوع‌تر و پیچیده‌تر از آن چیزی است که پیشتر تصور می‌شد. همچنین، محدودیت‌های جدیدی را بر سیاره فرضی نهم تحمیل می‌کند. شبیه‌سازی‌های عددی انجام‌شده در این پروژه نشان می‌دهند که اگر سیاره نهم وجود داشته باشد، مدار آن باید حتی دورتر از آنچه قبلاً پیش‌بینی شده بود، قرار داشته باشد. علاوه بر این، وجود سیاره نهم باید توضیح دهد که چرا مدار آمونیت با سایر سدنوئیدها در یک خوشه قرار نمی‌گیرد.

دکتر «یوکون هوآنگ»(Yukun Huang) پژوهشگر «مرکز اخترفیزیک محاسباتی»(CfCA) در رصدخانه ملی ستاره‌شناسی ژاپن که شبیه‌سازی‌هایی را از مدار آمونیت انجام داده است، گفت: این واقعیت که مدار کنونی آمونیت با مدار سه سدنوئید دیگر همسو نیست، احتمال فرضیه سیاره نهم را کاهش می‌دهد. این امکان وجود دارد که زمانی سیاره‌ای در منظومه شمسی وجود داشته اما بعداً به بیرون پرتاب شده و به ایجاد مدارهای غیر معمول منجر شده است که امروزه می‌بینیم.

دکتر یوشیدا درباره اهمیت این کشف گفت: آمونیت در یک منطقه‌ دوردست یافت شد که گرانش نپتون تأثیر کمی بر آن دارد. وجود اجرامی با مدارهای کشیده و فواصل حضیض خورشیدی زیاد در این منطقه نشان می‌دهد که در دوران باستان و زمانی که آمونیت شکل گرفت، اتفاق خارق‌العاده‌ای رخ داده است. درک تکامل مداری و خواص فیزیکی این اجرام منحصربه‌فرد و دوردست برای درک تاریخ منظومه شمسی بسیار مهم است. در حال حاضر، تلسکوپ سوبارو از معدود تلسکوپ‌های روی زمین است که می‌تواند چنین اکتشافاتی را انجام دهد. اگر پروژه FOSSIL بتواند اکتشافات بسیار بیشتری از این دست انجام دهد و به ترسیم یک تصویر کامل از تاریخ منظومه شمسی کمک کند، خوشحال خواهم شد.

این پژوهش در مجله «Nature Astronomy» به چاپ رسید.