سیاره‌های منظومه تراپیست-۱ با هم یک موسیقی زیبا می‌نوازند

* اخترشناسان برای سامانه‌ی نویافته‌ی تراپیست-۱ یک سمفونی دیجیتالی پدید آورده‌اند که پیکره‌بندی ویژه و یگانه‌ی سیاره‌های این سامانه را نشان می‌دهد.

گزارش ناسا درباره‌ی یافته شدنِ سامانه‌ی تراپیست-۱ در ماه فوریه موجی از شور و هیجان به پا کرد؛ دلیل خوبی هم داشت: سه تا از هفت سیاره‌ی زمین‌سان درون این سامانه در منطقه‌ی زیست پذیر آن جای دارند، یعنی می‌توانند شرایط مناسب زندگی از نوع زمینی را داشته باشند. خبرش را اینجا خواندید: * کشف منظومه‌ای با هفت سیاره همانند زمین

ولی یکی از چیستان‌های بزرگ در پژوهش‌های نخست درباره‌ی این سامانه این بود که به نظر می‌رسید ناپایدار است.
نسبت دوره‌های مداری سامانه‌ی تراپیست-۱. برگرفته از این ویدیو
دن تامایو، پسادکترای مرکز علوم سیاره‌ای دانشگاه اسکاربوروی تورنتو می‌گوید: «اگر این سامانه را شبیه‌سازی کنید، سیاره‌هایش در مدتی کمتر از یک ملیون سال آغاز به برخورد با یکدیگر خواهند کرد.»

«این شاید زمان درازی به نظر برسد ولی از دیدگاه اخترشناسی یک چشم بر هم زدن است. ما بسیار خوش‌شانس بوده‌ایم که سامانه ی تراپیست-۱ را درست پیش از فروپاشی آن یافته‌ایم، پس باید دلیل این که تاکنون پایدار مانده را پیدا کنیم.»

گویا تامایو و همکارانش پاسخ را یافته‌اند. آنها در پژوهشنامه‌ای که در نشریه‌ی آستروفیزیکال جورنال لترز منتشر شده سیاره‌های سامانه‌ی تراپیست-۱ را مانند یک "زنجیره‌ی بازآوا" یا تشدید شده (resonant chain) توصیف کرده‌اند که به شدت می‌تواند مایه‌ی پایداری سامانه‌ شود.

در پیکره‌بندی‌های بازآوا، دوره‌های مداری سیاره‌ها نسبت‌هایی از عددهای صحیح با هم تشکیل می‌دهند. این یک نظم بسیار فنی است، ولی نمونه‌ی خوبی که می‌شناسیم نسبت مداری نپتون و پلوتو است: هر سه دور که نپتون به گرد خورشید می‌چرخد، پلوتو ۲ دور می‌زند. این برای پلوتو چیز خوبیست زیرا در غیر این صورت نمی‌توانست زنده بماند: مدار دو سیاره با هم برخورد دارد و اگر همه چیز کتره‌ای بود و نسبت درستی میان مدارهایشان نبود، سرانجام در نقطه‌ای از زمان با هم برخورد می‌کردند، ولی به دلیل بازآوایی (تشدید) جایگاه دو جرم نسبت به هم پایدار است و همیشه تکرار می‌شود.

مت روسو از بنیاد اخترفیزیک نظری کانادا (CITA) که بر روی راه‌های نوآورانه برای مدل‌سازی از این سامانه کار می‌کند می‌گوید: «در این سامانه یک الگوی تکرارشونده‌ی آهنگین وجود دارد که باعث می‌شود تا زمان درازی پایدار بماند.»

تراپیست-۱ با نگه داشتن هر هفت سیاره‌اش در یک زنجیره‌ی بازآوایی، این نظم را از همه بهتر نشان می‌دهد. برای نمایاندن این پیکره‌بندی چشمگیر، تامایو، روسو و همکارشان اندرو سانتاگویدا یک پویانمایی (انیمیشن) درست کردند که در آن، سیاره‌ها هر بار که از برابر ستاره‌ی میزبانشان می‌گذرند یک نت پیانو، و هر بار که یک سیاره از نزدیک‌ترین همسایه‌اش جلو می‌زند یک ضربه‌ی طبل نواخته می‌شود.

در ویدیوی زیر این موسیقی را می‌بینیم و می‌شنویم. اگر ویدیو اجرا نشد، می‌توانید آن را در فیسبوک یا کانال تلگرام یک ستاره در هفت آسمان بشنوید:
از آنجایی که دوره‌ی مداری این سیاره‌ها نسبت‌های ساده‌ای با هم دارند، حرکت‌هایشان یک الگوی پایدار تکراری پدید می‌آورد که مانند نواختن موسیقی است. نسبت‌های ساده‌ی بسامدها هم چیزیست که باعث می‌شود دو نت هنگام نواخته شدن با هم، صدایی گوش‌نواز داشته باشند.

با بالا بردن بسامدهای مداری سیاره‌ها و رساندن آن به دامنه‌ی شنوایی انسان یک سمفونی اخترفیزیکی پدید می‌آید، ولی سمفونی‌ای که ۴۰ سال نوری آنسوتر اجرا می‌شود.

روسو می‌گوید: «بیشتر سامانه‌های سیاره‌ای مانند گروه‌هایی از نوازندگان تازه‌کار هستند که قطعه‌های خود را با سرعت‌های گوناگون می‌نوازند. تراپیست-۱ چیز دیگریست؛ این سامانه یک ابَرگروه موسیقی است که هفت عضوش زمان قطعه‌های خود را تقریبا با هماهنگی کامل تنظیم کرده‌اند.»

ولی به گفته ی تامایو، حتی هماهنگی مدارها هم لزوما نمی‌تواند تا زمان درازی بپاید. به دلایل فنی، "نظریه‌ی آشوب" هم برای بیمه کردن پایداری سامانه نیاز به همترازی‌های مداری دقیق دارد. به همین دلیل بود که در پژوهشنامه‌ی آغازین که در زمان کشف سامانه منتشر شد، شبیه‌سازی‌ها به سرعت به برخورد سیاره‌ها به یکدیگر می‌انجامیدند.

وی می‌گوید: «این سامانه نیست که محکوم به نابودیست، مساله اینست که پیکره‌بندی‌های پایدار آن کاملا دقیقند. ما نمی‌توانیم تمام پارامترهای مداری را در آن زمان به اندازه‌ی کافی خوب اندازه‌گیری​ کنیم، برای همین سامانه‌های شبیه‌سازی‌شده پیوسته با برخورد پایان می‌پذیرفتند چرا که تنظیمات دقیق نبوده.»

تامایو و گروهش برای چیره شدن بر این مشکل، سامانه‌ی تراپیست-۱ را به شکلی که اکنون هست نگاه نکردند، بلکه شیوه‌ی پیدایش آن در آغاز را بررسی کردند. هنگامی که این سامانه در قرص از گاز به دنیا آمد، سیاره‌هایش نسبت به هم جابجا می‌شدند، که به سامانه اجازه داد به یک پیکره‌بندی پایدار بازآوایی رسیده و در آن آرام گیرد.

روسو می‌گوید: «این بدان معنیست که اندکی پس از پیدایش سامانه، مدار هر سیاره در یک هماهنگی با همسایگانش تنظیم شد، همان گونه که پیش از اجرای موسیقی، ابزارها توسط نوازندگان کوک می‌شوند. به همین دلیل است که این پویانمایی چنین موسیقی زیبایی تولید کرده.»

این دانشمندان شبیه‌سازی‌های خود را روی خوشه ابررایانه‌ی بنیاد اخترفیزیک نظری کانادا هم آزمایش کردند و پی بردند که در بیشتر آنها، تا زمانی که می توانستند شبیه‌سازی را اجرا کنند، سامانه پایدار می‌ماند. این زمان حدود ۱۰۰ برابر زمانیست که در شبیه‌سازی‌های آغازین دیده می‌شد.

تامایو می‌گوید: «به گونه‌ای شاعرانه به نظر می‌آید که پیکره‌بندی ویژه‌ای که می‌تواند چنین موسیقی بسیار خوبی را تولید کند، توانسته دلیل زنده ماندن سامانه تا امروز هم باشد.»

---------------------------------------------
کانال تلگرام یک ستاره در هفت آسمان:

واژه نامه:
NASA - TRAPPIST-1 - Earth - planets - star - habitable zone - life - Dan Tamayo - U of T Scarborough - Centre for Planetary Scienc - Astrophysical Journal Letters - resonant chain - orbital period - whole numbers - Neptune - Sun - Pluto - Matt Russo - Canadian Institute for Theoretical Astrophysics - CITA - Andrew Santaguida - piano - note - drum - music - frequency - symphony - Chaos theory

منبع: sciencedaily

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه