طفلك پلوتون

طفلك پلوتون
چه كسي توپي با قطر 2306 كيلومتر كه يك پنجم قطر زمين هم نمي*شود و جرم فقط دو هزارم جرم زمين را يك سياره مي*داند؟ پلوتون حتي از هفت ماه منظومه*ي شمسي و بدتر از همه از ماه زمين هم ريز تر است. منظومه*ي شمسي اين*قدر گستاخانه با اعضاي ريزش برخورد نكرده*است كه با پلوتون. مدار پلوتون با مدار همه*ي سيارات فرق مي*كند. اگر بتوانيم همه*ي سياره*ها را روي يك ميز مرتب بچينيم، پلوتون انگار به فنري وصل شده است كه باعث مي*شود بالاتر يا پايين*تر از سطح ميز جا بگيرد. مدار پلوتون در صفحه*ي منظومه*ي شمسي نيست. يوهان كپلر در قرن شانزدهم گفت كه مدار سيارات بيضي است، اما حقيقت اين است كه مدار هيچ سياره*اي به اندازه*ي پلوتون بيضي نيست. كپلر در خواب هم نمي*ديد كه روزي سياره*اي كشف شود كه مدارش به قدري بيضي باشد كه عنوان دورترين سياره*ي منظومه*ي شمسي را هر از چندگاهي با نپتون عوض كند. پلوتون وقتي به نزديك*ترين فاصله اش از خورشيد مي*رسد از سياره*ي نپتون هم به خورشيد نزديك*تر مي*شود. بخشي از مدار پلوتون درون مدار نپتون است. مدار پلوتون بيشتر شبيه مدار دنباله*دارهاست تا سياره*ها. يعني از 18 بهمن 1357 (7 فوريه 1979) تا 22 بهمن 1377 (11 فوريه 1999) پلوتون درون مدار نپتون بود و نپتون دورترين سياره از خورشيد تلقي مي*شد. عنواني كه به نظر مي*رسد ديگر هرگز از دست ندهد.

سياره X

استان كشف پلوتون اسطوره*ي اخترشناسي نوين است. وقتي يوهان گاله نپتون را در 1846 ديد مكانيك نيوتوني حاكم مطلق جهان بود. چه كسي مي*توانست محاسبات فيزيكي كه محل نپتون را در آسمان پيش*بيني كرده*بودند انكار كند. داستان از اين قرار بود كه مدار اورانوس نامنظم بود و مطابق نظريه*هاي فيزيكي رفتار نمي*كرد. دو رياضي*دان از روي داده*هاي رصدي اورانوس حدس زدند كه سياره*اي در وراي آن عامل اصلي اين اختلال*هاست. آن*دو به درستي محل سياره*ي جديد را تخمين زدند و گاله فقط آن را ديد. اما به نظر مي*رسيد مدار نپتون هم نامنظمي*هايي دارد. اخترشناسان كه مزه*ي كشف نپتون را چشيده بودند باز هم گمان بردند كه سياره*اي آن*سوي نپتون همه*ي اين نامنظمي*ها را پديد آورده است. ويليام پيكرينگ و پرسيوال لاول چندين محل را در آسمان تخمين زدند كه اگر سياره*ي X در آن محل*ها بود مي*توانست چنين نامنظمي*هايي در مدار نپتون پديد آورد. جستجو براي اين سياره از سال 1905 در رصدخانه*ي لاول آغاز شد. كار جستجو حتي سال*ها پس از مرگ لاول در 1916 نيز ادامه يافت.
كلايد تامباو (Clyde Tombaugh) منجم جواني بود كه تلسكوپي دست*ساز ساخته بود. او طرح*هايي را كه از پشت چشمي اين تلسكوپ از مشتري و زحل كشيده بود براي رصدخانه*ي لاول فرستاد. اين باعث شد كه تامباو در 1929 در رصدخانه استخدام شود. در رصدخانه*ي لاول از هر بخش آسمان به فواصل زماني معين (مثلا يك هفته) دوبار عكاسي مي*شد. با مقايسه*ي اين دو عكس اگر چيزي در زمينه*ي ستاره*هاي ثابت حركت مي*كرد پيدا مي*شد. براي مقايسه هر دو عكس را داخل دستگاهي به نام مقايسه گر چشمك*زن (Blink Comparator) مي*گذاشتند. تامباو شب*ها را به عكاسي مي*گذراند و روزها را به مقايسه*ي عكس*هاي تهيه شده. و سرانجام پس از 25 سال تلاش در رصدخانه*ي لاول، تامباو جوان پلوتون را در 29 بهمن 1308 (18 فوريه*ي 1930) در عكس*هايي كه ماه پيش گرفته شده بود يافت.
سياره*اي كه تامباو كشف كرده بود مدتي بي*نام بود. نام پلوتون را دختري 11 ساله به نام ونتيا فير (Venetia Phair) كه آن زمان دانش*آموز يك مدرسه*ي ابتدايي در انگلستان بود پيشنهاد كرد. پلوتون (Pluto) خداي دنياي زيرين است. صبح يكي از روزهاي اواخر زمستان 1930 پدر ونتيا در صفحه*ي 14 روزنامه*ي Times خبر كشف سياره*ي تازه را خواند و براي دخترش تعريف كرد كه هنوز نامي براي اين سياره انتخاب نشده است. ونتيا هم كه به اسطوره شناسي و نجوم علاقه*مند بود نام پلوتون را پيشنهاد كرد. پلوتون به قدري نام موفقي بود كه همان سال شخصيت پلوتو (سگ معروف والت ديزنياز روي سياره جديد نام*گذاري شد. .
عجيب نيست كه نشان پلوتون براي پاسداشت لاول تركيبي از حروف P و L است. اما…، اما اين پلوتون نمي*توانست سياره*ي X لاول باشد، با اين*كه پلوتون تقريبا در يكي از محل*هايي كشف شد كه لاول پيش*بيني كرده بود. از همان ابتدا بعد از اين*كه معلوم شد قرص پلوتون از پشت چشمي ديده نمي*شود همه مي*دانستند كه پلوتون كوچك*تر و كم*جرم*تر از آن است كه چنين تغييراتي بر مدار نپتون وارد كند. تازه به نظر مي*رسد اين نپتون است كه مدار پلوتون را بسيار آشفته كرده است، پلوتون هرگز نمي*تواند تأثير چشمگيري بر نپتون بگذارد.
پس سياره*ي X كجاست؟ پس از كشف پلوتون تامباو جستجويش را ادامه داد. او چندين سيارك، ستاره*ي متغير و حتي يك دنباله*دار يافت. اما خبري از سياره*ي ديگري نشد. پايونير 10 و 11 و ويجرهاي 1 و 2 كه به ملاقات اورانوس و نپتون رفتند مشكل مدار آنها را براي هميشه حل كردند. وقتي فضاپيماها از كنار سياره*ها مي*گذشتند مقداري شتاب مي*گرفتند. اين شتاب مستقيما به جرم سياره مربوط مي*شود. با اندازه*گيري اين شتاب دانشمندان دريافتند كه جرم اورانوس و نپتون را 1 درصد كمتر از جرم واقعي آنها محاسبه كرده بودند. با جايگذاري اعداد جديد مشكل نامنظمي*هاي مدار هر دو سياره براي هميشه حل شد. پس هيچ سياره*اي X اي وجود ندارد.

اجرام كوئي*پر

با اين همه پلوتون بيش از هفتاد سال بدون مشكل بزرگي يك سياره بود. ولي همه چيز در پاييز 1380 (2002) تغيير كرد؛ زماني كه اخترشناسان كوآوار را يافتند. از 1992 كه اولين جرم در كمربند كوئي*پر كشف شد تا كنون بيش از 800 جرم در اين ناحيه از منظومه*ي شمسي شناخته شده است. كمربند كوئي*پر منطقه*اي است دورتر از مدار نپتون كه پيش*بيني مي*شود شامل هزاران جرم كوچكي باشد كه از ابتداي پيدايش منظومه*ي شمسي به همراه خود سياره*ي نپتون به آن محل رانده شده*اند. هيچكدام از اين 800 جسم در حد و اندازه*هاي پلوتون و حتي قمرش، كارن، نبودند. ولي كوآوار جسمي با قطر 1260 كيلومتر بود. بي*شك كوآوار به گروهي از اجرام منظومه*ي شمسي تعلق داشت كه پيش از اين نام*گذاري شده بود: اجرام كمربند كويي*پر (KBO). مشكل اين*جا بود كه پلوتون هم مي*بايست جزء اين گروه قرار مي*گرفت. اگر تنها تفاوت پلوتون با ديگر اجرامي كويي*پر اندازه*اش بود، كوآوار فقط چند كيلومتر از پلوتون كوچك*تر بود. سال پيش مسئله براي پلوتون وقتي حياتي*تر شد كه جرم كوئي*پر 2003 VB12 (معروف به سدنا، Sedna) پا به خانواده*ي منظومه*ي شمسي گذاشت. سدنا از پلوتون بزرگ*تر بود. مدار سدنا بي*اندازه كشيده*تر از مدار پلوتون است طوري كه در نزديك*ترين فاصله از خورشيد به 76 واحد نجومي (AU، هر واحد نجومي فاصله*ي متوسط زمين از خورشيد و تقريبا معادل 150 ميليون كيلومتر است) و در دورترين نقطه*ي مدارش به فاصله*ي 526 واحد نجومي از خورشيد مي*رسد. به هرحال همين كشف باعث شد تا اخترشناسان به فكر تعيين ماهيت يك سياره بيافتند.

ماهيت يك سياره

اين اولين باري نبود كه اخترشناسان به دنبال تعريفي براي يك سياره بودند. وقتي ويليام هرشل در 1781 به دنبال ستاره*هاي دوتايي مي*گشت جرمي را در صورت فلكي ثور ديد كه ابتدا تصور مي*كرد يك دنباله*دار است. اما مدار اين جرم تازه كشف شده بيشتر شبيه مدار سياره*ها، دايره*اي، بود. به زودي همه قبول كردند كه جرم تازه سياره*ي هفتم منظومه*ي شمسي است و نامش را اورانوس نهادند. اورانوس يك قانون كهنه را زنده كرد: قانون بده (Bode) كه اندازه و فاصله*ي سيارات از خورشيد را بر حسب يك رابطه*ي رياضي بيان مي*كند. اخترشناسان تا پيش از كشف اورانوس قانون بده را بي*معني مي*پنداشتند(اين قانون امروزه *هم بي معني تلقي مي*شود و صرفا از نظر تاريخي اهميت دارد) ولي اورانوس درست در محلي كشف شد كه قانون بده پيش*بيني مي*كرد سياره*اي آنجا باشد. اما در قانون بده يك مشكل وجود داشت، اين قانون پيش*بيني مي*كرد كه مي*بايست سياره*اي بين مريخ و مشتري وجود داشته باشد، ولي تا آن زمان چنين جرمي كشف نشده بود. پس كاوش*هاي بعدي براي كشف اين سياره ادامه يافت، تا اين*كه در 1801 درست در همان فاصله*ي بين مريخ و مشتري سرس (Ceres) كشف شد. بلافاصله اين جرم را يك سياره دانستند. اما يك سال بعد در همان منطقه پالاس كشف شد. چند سال بعد جونو پيدا شد كه مداري مشابه مدار دو جرم قبلي داشت. با ادامه*ي اين كشف*ها ويليام هرشل پيشنهاد كرد كه اين اجرام جديد در دسته*اي جدا از سيارات طبقه بندي شوند. به هرحال حتي سال*ها پس از مرگ هرشل اين طبقه بندي را همه قبول نداشتند. امروزه هزاران سيارك كشف شده است كه سرس از همه*يشان بزرگ*تر است. ديگر سيارك*ها صخره*هاي سرگرداني هستند كه بين مدار مريخ و مشتري دور خورشيد در گردشند.
بار بعد كه موضوع تعريف علمي سياره مطرح شد به طرح وجود كوتوله*هاي قهوه*اي باز مي*گردد. كوتوله*هاي قهوه*اي ستاره*هاي نارسي هستند كه نه آن*قدر پرجرم*اند كه يك ستاره باشند، نه آن*قدر كم جرم كه يك سياره تلقي شوند. موضوع ديگر سيارات فراخورشيدي بودند. ده*ها جرم سياره مانند كشف شده*اند كه به دور ستاره*هاي ديگر مي*گردند. از نظر اتحاديه*ي بين*المللي نجوم يك سياره*ي فراخورشيدي جسمي است كه:
اجرامي با جرمي كمتر از كمينه*ي جرم لازم براي آغاز واكنش*هاي گرما-هسته*اي (13 برابر جرم مشتري براي جرمي با تركيب شيميايي مشابه) كه دور يك ستاره يا بازمانده*ي يك ستاره مي*گردد. اهميتي ندارد كه اين جرم چگونه شكل گرفته است. كمينه*ي جرم يا اندازه*ي لازم براي يك سياره*ي فراخورشيدي تا يك سياره تلقي شود همان*هايي است كه براي منظومه*ي شمسي تعريف مي*شود.
اين تعريف مشكلي از ما نمي*كاهد، بايد كمينه*ها را در منظومه*ي شمسي خودمان تعريف كنيم. با كشف پلوتون، كوآوار، سدنا و ديگر اجرام كمربند كويي*پر بار ديگر بحث تعريف ماهيت يك سياره به زبان*ها افتاد.اتحاديه*ي بين*المللي نجوم مجبور بود كه پس از سال*ها سكوت تعريف جامعي از يك سياره ارائه دهد. تا همين هفته*ي پيش (اواخر مرداد 85) تعريف رسمي*اي از يك سياره وجود نداشت.
پيش از اين مايك براون از MIT يك سياره را چنين تعريف كرده بود: «سياره به هر جسمي در منظومه*ي شمسي مي*گويند كه جرمش از مجموع جرم*هاي ديگر اجرامي كه در مدار مشابه به مدار آن دور خورشيد مي*گردند بيشتر است». طبق اين تعريف پلوتون سياره نبود. در پاييز 1385 گروه 19 نفره*ي اتحاديه*ي بين*المللي نجوم (IAU) كه به مطالعه درباره*ي تعريف يك سياره مي*پرداخت سه گزينه مقابل خود داشت:
سياره هر جسمي است كه به دور خورشيد مي*گردد و قطرش بيش از 2000 كيلومتر است
سياره هر جسمي است كه به دور خورشيد مي*گردد و شكلش به دليل گرانشش ثابت است
سياره هر جسمي است كه به دور خورشيد مي*گردد و جرم اصلي در منطقه*اش محسوب مي*شود.
سرانجام مسئله*ي تعريف سياره به همايش تابستان 1385 (2006) IAU در پراگ جمهوري چك رسيد.

هر جسم گردي يك سياره نيست

پيش*نويسي كه به جلسه*ي IAU رسيد بيان مي*كرد كه يك سياره جسمي است كه به دور خورشيد مي*گردد و آن قدر جرم دارد كه بر اثر نيروي گرانش خودش شكلي كروي داشته باشد. بر اساس اين تعريف كميته*ي تعيين ماهيت سيارات پيشنهاد كرده*بود كه سرس، پلوتون و قمرش كارن و سدنا در فهرست سيارات منظومه*ي شمسي قرار بگيرند. به اين ترتيب تعداد سيارات به 12 عدد مي*رسيد. مشكل همين*جا تمام مي*شد اگر منظومه*ي شمسي هيچ جسم ديگري نداشت. ولي پيش*بيني مي*شود كه بيش از 200 جرم در كمربند كويي*پر وجود دارد كه همگي گرد اند. فكرش را بكنيد چه كسي مي*توانست نام تمامي سيارات منظومه*ي شمسي را از حفظ باشد.
در نهايت اين نظر مورد موافقت همه*ي اعضا قرار نگرفت و در جلسه*ي IAU 474 نفر از اخترشناسان درباره*ي ماهيت يك سياره و آن*چه كه يك سياره را از صخره يا اجرام ريز منظومه*ي شمسي متمايز مي*كند رأي دادند و تصميم گرفتند به جاي اين*كه ده*ها جرم ديگر را به فهرست سيارات منظومه*ي شمسي وارد كنند، فقط پلوتون بيچاره را از مقامش عزل كنند. نتيجه*ي رأي گيري اين شد كه تمام اجرام منظومه*ي شمسي به سه دسته تقسيم شدند:
سيارات: يك سياره جسمي آسماني است كه 1. در مداري به دور خورشيد بگردد 2. به قدر كافي جرم داشته باشد تا به تعادل هيدرواستاتيكي برسد (يعني شكلي گرد داشته باشد) 3. منطقه*ي اطراف مدارش را پاك كرده باشد.
سيارات كوتوله: يك سياره*ي كوتوله جسمي آسماني است كه 1. در مداري به دور خورشيد بگردد 2. به قدر كافي جرم داشته باشد تا به تعادل هيدرواستاتيكي برسد (يعني شكلي گرد داشته باشد) 3. منطقه*ي اطراف مدارش را پاك نكرده باشد 4. يك قمر نباشد.
اجرام كوچك منظومه*ي شمسي: هر جسم ديگري كه در دسته*بندي*هاي گفته شده جاي نگيرد يك جرم كوچك منظومه*ي شمسي محسوب مي*گردد.
بنابراين هشت سياره*ي منظومه*ي شمسي: عطارد، زهره، زمين، مريخ، مشتري، زحل، اورانوس و نپتون هستند.
پلوتون يك سياره*ي كوتوله است. و از اين پس به اجرام فرانپتوني (اجرامي كه در مدارهايي اطراف يا دورتر از نپتون به دور خورشيد مي*گردند، چه سياره*ي كوتوله باشند مثل سدنا يا چه جرم كوچك
منظومه*ي شمسي) اجرامي پلوتوني گفته مي*شود

ترديدها

اين تعريف جديد براي برخي اخترشناسان چندان خوش*آيند نيست. مدير پروژه*ي افق*هاي نوي ناسا در ميان اين افراد است. آنها عقيده دارند كه معني «پاك كردن منطقه*ي اطراف مدار» كه ويژگي سوم يك سياره است چندان واضح نيست. فرضيه*ي شكل*گيري سيارات بيان مي*كند، نيروي گرانش يك سياره يا يك پيش*سياره (سياره*اي در حالت شكل*گيري) با گذشت منطقه*ي اطراف مدارش را جاروب مي*كند. با صدها بار گردش سياره به دور ستاره*ي اصلي سياره ديگر تمامي اجرام منطقه*ي اطراف مدارش را يا جذب مي*كند يا به آنها آن*قدر شتاب مي*دهد كه از آن ناحيه مي*گريزند.
طبق تعريف سياره وقتي منطقه*ي اطراف مدارش را جاروب كرده است كه هر جرم ديگري در آن منطقه يا قمر سياره باشد يا تحت كنترل نيروي گرانش آن سياره قرار داشته باشد. براي مثال سيارك*هاي گروه تروجان همگي در مدار مشتري به گرد خورشيد مي*گردند ولي همه*ي آنها تحت كنترل جاذبه*ي مشتري اند. اجرام پلوتوني (طبق تعريف جديد IAU همان اجرام فرانپتوني) تحت تأثير گرانش نپتون هستند، بنابراين نپتون يك سياره است و ماه زمين (كه هم گرد است و هم دور خورشيد مي*گردد) قمر يك سياره ديگر (زمين) است، پس يك سياره نيست.
درباره*ي گردي يك سياره هم ترديدهايي وجود دارد. تصميم*گيري درباره*ي اين*كه چه اجسامي گرد اند يا چه اجسامي بر اثر نيروي گرانش خودشان شكل گرد پيدا كرده*اند كار ساده*اي نيست. به نظر نمي*رسد ويژگي*هاي فيزيكي ساده*اي مثل جرم، اندازه يا چگالي كمكي به دسته*بندي اجرام گرد بكنند. چون براي مثال سيارك پالاس با چگالي 2.9 گرم بر سانتيمتر مكعب شكلي نامنظم دارد ولي قمر انسلادوس با چگالي 1.61 گرم بر سانتيمتر مكعب نه تنها گرد است، بلكه كروي است.
با اين همه مصوبه*هاي اتحاديه*ي بين*المللي نجوم منبع اصلي كتاب*ها و مقالات علمي است. اگر احساس مي*كنيد چيزي در دنيا تغيير كرده و سر جايش نيست، بله درست فكر مي*كنيد. از دوم شهريور 1385 پلوتون پس از 76 سال ديگر عضو منظومه*ي شمسي نيست. از اين پس منظومه*ي شمسي هشت سياره دارد.