ستارگان کوچک سیاره های خود را به کمک میدان مغناطیسی مهار می کنند

چه چیزی باعث همترازی چرخش ستاره و مدار سیاره هایش می شود؟

برخی از سیاره های فراخورشیدی مدارهایی شگفت و نامعمول دارند- آن ها به جای این که همراستا و هم-صفحه با چرخش ستاره‌شان به گرد آن بچرخند، مسیر مداریشان کج است و حتی گاهی جهتی "وارونه"ی چرخش ستاره دارند. شگفت این که این ناهمترازی تنها در مورد ستارگانی دیده شده که جرمی بیش از ۱.۲ برابر خورشید داشته اند.

این ناهماهنگی در ظاهر بر خلاف شناخت ما از شیوه ی پیدایش سیاره هاست: اگر چنان که نظریه ها می گویند، سیاره ها از دل قرص گاز و غباری ساخته می شوند که مانند یک پیتزا به گرد ستاره ی نوزاد در چرخش است، پس مدار سیاره ها و چرخش ستاره می بایست با یکدیگر هماهنگ باشد.

تاکنون برای این ناهماهنگی چندین دلیل مطرح شده از جمله رویارویی نزدیکِ سیاره ها با خودشان یا با ستاره های دیگر، سرازیر شدن گازهای میان ستاره ای به سامانه ی ستاره ای تازه و تاب دادن قرص پیش-سیاره ای آن، یا هل دادن خود ستاره توسط قرص پیرامونش و کِشاندن آن به یک زاویه ی دیگر.

اکنون کریستوفر اسپالدینگ از بنیاد فناوری کالیفرنیا نظریه ی تازه ای ارایه کرده و می گوید نکته ی کلیدی این چیستان شاید "اندازه ی ستاره" باشد.

اندازه مهم است

حرکت پَس‌رونده یک سیاره که وارونه ی چرخش
ستاره اش به گرد آن می چرخد

ستارگان کوچک تر میدان مغناطیسی نیرومندتری نسبت به ستارگان بزرگ دارند. هنگامی که سامانه ی یک ستاره شکل می گیرد، کشش میان میدان مغناطیسی ستاره و ذرات باردار درون قرص پیش-سیاره ای پیرامونش باعث می شود ستاره به درون صفحه ی قرص کشیده شود.

اسپالدینگ می گوید: «اگر ستاره ای با قرصش همتراز نباشد، میدان مغناطیسی تلاش می کند آن دو را با هم هماهنگ سازد.»

اسپالدینگ مدت زمانی که طول می کشد تا میدان های مغناطیسی ستارگان کوچک و بزرگ، مهار قرصشان را در دست بگیرند و با آن هماهنگ شوند را محاسبه کرده. بر پایه ی برآوردهای وی، اگر ستاره ای کوچک تر از ۱.۲ برابر خورشید باشد، می تواند این کار را در مدت نزدیک به یک میلیون سال انجام دهد در حالی که ستارگان بزرگ تر برای هماهنگی با قرص پیرامونشان نیاز به زمانی صد برابر طولانی تر دارند- طولانی تر از آن که قرص سر جای خودش بماند [در این مدت، قرص پیش-سیاره ای می تواند هر گونه سیاره ای -چه پیشرو و چه پسرو- را بسازد و ستاره دیگر فرصتی برای هماهنگ کردن آن ها پیدا نکند-م].

وی می افزاید: «ستارگان کم-جرم میدان مغناطیسی‌ای دارند که به کمک آن می توانند در بازه ی زندگی قرصشان، به گونه ی نیرومندی جهت گیری خود را با آن هماهنگ کنند. میدان ستارگان پرجرم برای باز-تراز کردن آن ها به زمان بسیار بیشتری نیاز دارد.»

جان پاپالویزو از دانشگاه کمبریج این نظریه را پذیرفتنی می داند، هر چند که به نظر او، به دلیل فیزیک پیچیده اش، حل کردن کامل آن کار آسانی نیست. وی می گوید: «چیزی که نویسندگان این پژوهش می گویند بی منطق نیست، ولی بررسی جزییاتش بسیار دشوار است.»

بازبرد در نشریه: arxiv.org/abs/1508.02365

واژه نامه:

exoplanet - star - spin - sun - planet - pizza - solar system - planet-forming disc - Christopher Spalding - California Institute of Technology - magnetic field - charged particle - plane - John Papaloizou

منبع: newscientist

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان